来源:华南理工大学
围绕提高创新体系整体效能，以激发人才活力为重点，启动新一轮科技体制改革。
——科技部部长王志刚谈“十四五”科技创新工作部署
在广东省委省政府和华南理工大学的大力支持下，华南软物质科学与技术高等研究院（以下简称“研究院”）于2016年5月成立，是学校作为探索建设世界一流研究机构的试验区，瞄准世界前沿科学，结合国家与广东省重大战略需求，围绕软物质科学基础、软物质功能材料后续工程化和技术集成等领域开展前瞻性基础研究和技术创新，旨在建设软物质领域世界一流水平的创新高地和人才培养基地。
对任何一个新设置的学院或研究院，首先要制定好中长期发展规划，制定先行制度。因此，软物质研究院强调的“制度-人才-平台-学生”四要素中，把制度放在首要位置。研究院力求创立和完善教学和科研平台，建立相应的规章制度，实行现代化管理模式，走出一条中国自己的高等教育之路。
以采用“国际学术委员会”对人才引进开展评估的制度为例。从建院起，研究院就成为学校人才引进制度改革的急先锋，创建了由中美日欧8位院士组成的国际学术委员会这一世界顶尖智库，以“破五唯”原则的引才标准，吸引了一批深耕软物质基础和应用工程研究领域的交叉型高层次人才。该委员会的委员们在任期内不会进行变更，所以尺度统一且始终一致。对不同学科背景、方向和科研侧重（基础、应用基础或应用工程化）的人员都可以进行一定的弹性评价，有效解决了人才评估和成果评估受学科和背景不同所制约的矛盾。首届国际学术委员例行引进人才独立评估工作以来，先后为研究院引进来自麻省理工、哈佛等科研机构的28位海归精英人才。此外，由于研究院不将论文、帽子、职称、学历和奖项作为人才评价唯一标准，而更看重人才研究背景的学科交叉性，以及对研究院现有研究方向的补充性，从而更能发挥引进人才的二次培养优势：一方面为他们搭建软物质研究领域多学科交叉研究平台，促进学科交叉融合；另一方面更有利于加强国际科技合作，共建国际联合实验室，开展国际课题合作。
“一定要做前人没有做过的事，走前人没有走过的路。”研究院国际学术委员会表示，作为基础研究成果重要呈现形式的学术论文，一定要有独立见解，而不是同质重复，一定要引领，而不是跟随。研究院经过近五年发展，在软物质交叉学科领域的研究上取得了显著成果。仅2021年下半年以来，研究院多个团队全面开花，研究成果4次在世界顶级化学材料领域刊物《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，JACS）、2次在《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences，USA，PNAS）上刊发，与此同时在国际权威刊物如Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Materials、Nano Letters、ACS Nano、 Nature Communications上也发表30余篇引领性高质量论文。
硬核成果逐个看
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以基于笼形倍半硅氧烷的巨型表面活性剂为前驱体制备有序介孔二氧化硅材料
2021年下半年，研究院院长团队连续在JACS上发表了2篇成果论文，其中一项成果首次提出“以单组分巨型表面活性剂为前驱体制备有序介孔二氧化硅”。该成果是和院内张勃兴团队合作的结晶，其中一位作者是本科生，为这个科研项目做出了突出的贡献。
该成果设计并合成了由亲水多面体笼形倍半硅氧烷（简称DPOSS）和疏水的聚苯乙烯链组成的单组分杂化巨型表面活性剂，并通过热退火的方式使该巨型表面活性剂发生体相自组装形成六方有序结构。经小角X射线散射（SAXS）和透射电子显微镜（TEM）的表征证明，该有序介孔二氧化硅材料在热裂解过程中样品的有序微观结构得到了很好的保持，开创了制备有序介孔材料的新方法。
用化学精确的有机分子构筑多样化的纳米超晶格
另一篇JACS文章介绍的成果是院长团队设计的一个基于巨型分子的双组份系统，用于利用有机分子构筑多样化的非常规纳米超晶格材料（上图a）。在实验中，研究人员观察到，两类几何形状及化学亲疏性不同的巨型分子（上图b）在物理共混的状态下发生“自拆分”（self-sorting）形成两种大小不同的球状次级单元（上图c），这两种球状次级单元再进一步通过拓扑密堆进而形成多样化的纳米超晶格材料（图1d）。通过对两种球状次级单元半径比的调节，MgCu₂、MgZn₂、AlB₂以及NaZn₁₃等纳米超晶格结构能够被成功得到并通过小角X射线散射（SAXS）和透射电子显微镜（TEM）。
表征确认，其中AlB₂和NaZn₁₃两种实空间超晶格结构均系首次在大分子体系中被观察到。与纳米粒子构筑的纳米超晶格材料相比，这类由化学精确的有机分子构筑的纳米超晶格材料展现出了良好的力学性能、可加工性和可放大性。通过适当的加工手段，该纳米超晶格材料可被加工成纤维、薄膜等形态，其有序的纳米超晶格结构亦能够被很好地保持。该工作为制备新型实用化的纳米超晶格材料提供了新的思路。
十重准晶结构示意图
此外，院长团队和院内黄明俊团队通过精妙的超分子组装路线设计，在巨型分子共混体系中发现的软物质凝聚态中，首次发现了具有十重对称性的准晶，这在软物质准晶领域是一个里程碑，该文章已经被PNAS接收。团队发现次级球状组装基元自发形成的尺寸不对称性和多分散性是十重准晶形成的关键因素。这一发现不仅对于软物质准晶的研究，更对可控超分子组装的探究提出了独特的设计思路。作者对十重准晶以及相关相转变过程中的每一种结构进行了Wigner-Seitz(WS)晶胞的构建，得到了每个结构中超分子球的体积与形状信息，并且配合了分子动力学模拟的手段，计算了超分子球中巨型分子可能的排列以及能量。这个结果揭示了自组装体系由无序大分子→超分子球→超分子球排列而成的有序结构这一过程中复杂的能量转化路径。这篇文章同时也是研究院国际联合实验室合作的典范，同时与日本东京大学的Aida教授，荷兰Eindhoven大学的Meijer教授合作的结果。
离子液体凝胶可能的应用
岳衎是研究院较早引进的海外高层次人才之一。2021年下半年，他的团队成功开发了一种可逆物理交联的离子液体凝胶。一方面，凝胶内部丰富的非共价相互作用包括氢键和离子-偶极相互作用赋予了该离子液体凝胶良好的机械性能；另一方面离子液体和聚合物网络中丰富的氟原子为优异的耐溶剂和低温性能提供了基础；同时，两者的协同作用使该凝胶在空气中和水下均具有独特的室温100%自修复和强粘附能力。此外，离子液体赋予了凝胶高达2.92 mS cm-1的室温离子电导率；离子液体与聚合物网络间良好的相溶性使其具有可见光区域>92%的优异光学透明性；且基于物理交联的特性，该凝胶可通过在乙醇中溶解后重新注模加工成任意形状来实现回收利用再加工。
基于该离子液体凝胶制备了柔性应变传感器，在大范围的拉伸或压缩形变中均展示出灵敏且可重复的传感信号，同时基于优良的耐溶剂性能实现在不同液体介质中的稳定应变传感。该传感器作为“可穿戴应变传感器”被成功用于检测不同模式下的人体运动，并均表现出可靠且灵敏的传感性能，例如手指和四肢的运动（大应变），发音和脉搏（小应变）。这些材料在凝胶领域具有宽广的应用前景。
该研究成果最近发表在Advanced Materials上。
PolyPOSSs的合成路线及其协同作用机制图
殷盼超也是研究院较早引进的海外高层次人才之一，他以异辛基型笼形倍半硅氧烷（OPOSS）衍生物为构筑基元，经由开环异位聚合法构建了一维“多足虫状”结构的杂化抗冲击材料（PolyPOSSs）。相比于传统的纳米复合材料，PolyPOSSs的结构更为明确，接枝密度更加可控。这些材料都表现出出乎意料的物理性质，不仅从基础理论上探讨这些性质的机理，而且对将来材料的广泛应用打下了坚实的基础（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202108196）。
离散型嵌段共聚物分子形状与自组装结构
董学会同样是早期引进的海外高层次人才。他合成了一系列化学结构相似但具有不同侧链长度的单体，结合迭代指数增长合成法和高效偶联反应，按照预先设计的序列和组成，构建了一系列具有精确化学结构、均一链长和特定几何形状的离散型聚合物，可以打破线形聚合物固有的内在对称性，研究几何形状对嵌段共聚物自组装行为的独立贡献，为聚合物的微观结构调控提供新的控制维度。这在合成精准大分子的科研道路上迈出了可喜的新一步（J Am Chem Soc2021,143, 18744）。
主链LC寡聚物/聚合物的化学结构(a)，不对称液晶基元示意图(b)，以及相图(c)
2019年同时引进的黄明俊和Satoshi Aya（谢晓晨）两位教授，互相都认为可以结合各自优势开展合作研究。经反复讨论后。两人选择了液晶领域这个超高介电材料为合作切入点联合开展科学研究。
以“发现铁电向列型液晶在主链型棒状芳香寡聚物/聚合物的广泛存在性”这项成果为例，Satoshi Aya（谢晓晨）和黄明俊课题组首次在NF液晶材料结构的寡聚物LCP中直接观察到铁电向列相的生长，验证了LCP可存在局部铁电秩序的结论。
两个团队合作的事实也说明，学科交叉能够很大程度保证研究课题的深度，克服个体掌握的知识面局限。同时，学科交叉也能激发科研创新，使得思想交汇碰撞，产生很多有趣而意外的想法。2021年一年内，Satoshi Aya（谢晓晨）和黄明俊“珠联璧合”，以共同通讯作者在JACS、Science Advances和PNAS联合刊发3篇高水平成果论文。
此外，由研究院院长担任总主编，董学会教授和张维教授担任执行编辑的高水平英文科技期刊《Giant》（依托华南理工大学建设，由ELSEVIER杂志社出版发行）于2021年相继被国际重要数据库SCOPUS和ESCI收录。该杂志是一本聚焦基础和应用高分子科学的跨学科期刊，涵盖化学、物理、生物和材料等学科。该刊旨在为大分子学科的发展带来独特的包容性视角，为大分子学科中的新概念及共有特征的新理解提供讨论平台。《Giant》的创建有效助力学校“双一流”建设，进一步提升华南理工大学软物质交叉研究方向的学术影响力和国际话语权。
华南理工大学学生记者团
信息来源：前沿软物质学院（华南软物质科学与技术高等研究院）
微信编辑：鲍恩
