超分子科学研究进展
超分子化学和分子自组装的研究进展与应用
超分子化学和分子自组装的研究进展与应用简介超分子化学和分子自组装是当今化学领域的一个重要分支，它们研究物质在分子层面的组装和性质，为跨学科和应用研究提供了强有力的支持。
这两种研究方法既具有基础研究的价值，又拥有广泛的应用前景。
本文旨在对超分子化学和分子自组装的基本概念、研究进展和应用进行简述。
一、超分子化学和分子自组装的概念超分子化学是指物质在分子层面上自发形成的具有特殊功能和性质的超大分子结构。
超分子化学主要研究分子之间的非共价相互作用，如氢键和静电相互作用等，这些相互作用导致了分子之间的自组装。
分子自组装是指在无外加力作用下，分散的分子自然而然地自组装成为更大、更复杂的结构。
分子自组装是超分子化学的实现途径，通过调节分子相互作用的强度和性质，可以实现自组装的控制和序列化。
超分子化学和分子自组装是相互补充的研究方法，它们共同构建了超分子材料领域的理论基础。
二、超分子化学和分子自组装的研究进展1、分子组装的分级分子自组装是一种高度有序的过程，分子的排列方式和结构的形成由分子之间的相互作用决定。
分子组装可分为一级、二级和三级。
一级自组装是指单个分子自组装成为一个比单个分子大、更定向和有序的结构。
二级自组装是指多个单个分子组装成为更大的孤立分子或超分子。
三级自组装是指在大分子中形成的超分子结构。
2、分子组装的驱动力分子自组装的驱动力是分子之间的相互作用力。
这些作用力通常包括氢键、范德华力、静电作用、π-π堆积和金属配位等。
不同的相互作用力对自组装的形成有不同的影响。
例如，氢键作用使分子之间的距离缩短，范德华力能够使分子低能地堆积在一起。
因此，在分子组装的过程中，属于不同相互作用力的能量对比显得十分重要。
3、组装体系的设计分子组装的研究和应用通常需要设计具有特定空间结构和相互作用的原料。
这些原料可以是单个分子或已经组成的超分子。
例如，在纳米电子学中，通过设计分子和超分子间的相互作用力构建器件，可以实现分子电子器件的组装。
超分子化学在生命科学领域的研究进展
Ｔｈ ｅ Ｎｅ ｗ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｐｒ ａ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｉ ｎ Ｌｉ ｆ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ｓ
域 。在 介 绍超 分 子 化 学 的基 本 概 念 、 发展历 史、 结 构 单 元和 基 本 功 能 的 基 础 上 ， 综 述 了 超 分 子 化 学 在 医药 、 核磁 共振
成像 造影剂、 仿生等生命科 学领域的应用 ， 并论述 了超 分子研 究的重要 意义及 其在 生命科 学领域 广阔的应 用前景 。
作 用形成 复杂 、 有 序 且有 特 定 功 能体 系 的化 学 ， 是 分 子 化 学 的拓展 ， 是 由简单 走 向复杂 的必 然过 程 ， 其 主 要特 征 是 分 子 间的 自组织 、 自组 装和 自复制 。
地 提 出了超分 子 化学 （ Ｓ ｕ ｐ ｒ ａ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ） 的概 念 ｌ 】 ～ ， 并 因此 获得 １ ９ ８ ７ 年诺 贝尔化学 奖 。超 分子 结 构 突破 了传统 分 子结 构 中的共 价键 结合 ， 是 化学 史上 的一 次重 大 飞跃 。超 分子体 系成 为 目前 国 内外 科学家 的研 究热 点ｌ ２ ］ 。
ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｌ ｉ ｆ ｅ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ － ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ，ＭＲＩ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ．Ｔｈ ｅ
超分子有机化学的研究与应用
超分子有机化学的研究与应用超分子有机化学是以分子间相互作用为基础，研究分子自组装、分子识别、分子诱导、分子转运等现象的一门学科。
它在有机化学的基础上，注重研究和应用分子间相互作用的规律与机制，为合成新颖的超分子功能材料和药物提供理论和方法支持。
本文将介绍超分子有机化学的研究进展和应用前景。
一、超分子有机化学的研究进展1. 非共价键超分子有机化学的核心是非共价键的作用。
非共价键包括氢键、范德华力、离子键和π-π堆积等。
这些非共价键的作用可以调控分子之间的相互作用，实现分子自组装和分子识别等功能。
在超分子有机化学的研究中，人们通过设计合适的配体分子，可以构建出多种多样的超分子体系，如氢键自组装体、离子识别体系和π-π堆积结构等。
2. 受体-配体相互作用超分子有机化学中一个重要的研究方向是受体-配体相互作用。
通过设计和合成不同结构的受体和配体分子，研究人员可以实现不同的分子识别和分子诱导反应。
例如，设计具有特定结构的受体分子，可以实现对特定离子或分子的高选择性识别，这对于环境监测和药物分离纯化等方面具有重要意义。
3. 分子自组装分子自组装是超分子有机化学的核心研究内容之一。
通过合理设计分子结构，使其具有自组装能力，可以实现分子的有序堆积和组装，形成特定结构和功能的超分子材料。
分子自组装可以用来构建纳米结构，例如纳米线、纳米球和纳米薄膜等。
这些纳米结构具有特殊的物理、化学和生物性能，被广泛应用于纳米电子器件、生物传感、催化反应等领域。
二、超分子有机化学的应用前景1. 药物设计与传递超分子有机化学为药物设计与传递领域提供了新的思路和方法。
通过合理设计和合成超分子结构，可以增强药物的水溶性、稳定性和靶向性，提高药物吸收和生物利用度。
同时，超分子结构还可以实现药物的缓释和控释，实现药物的长效疗效。
超分子有机化学在药物设计和传递方面的应用前景巨大，可以为新药的研发提供新的思路和方法。
2. 功能材料超分子有机化学在功能材料领域拥有广泛的应用前景。
超分子材料的研究进展与应用
超分子材料的研究进展与应用超分子材料是目前材料科学界研究的热点之一，其与传统材料的主要区别在于其可以进行自组装、自修复和自适应等过程。
超分子材料具有高度可控性、多样性和可变性，可以用于开发新型催化剂、光催化材料、传感器、电子元件和医药等领域。
本文将探讨超分子材料的研究进展以及其应用前景。
一、超分子材料的基本概念超分子材料是指由分子或离子经过非共价的相互作用自组装成的材料，例如氢键、范德华力、离子-离子相互作用、金属配位等。
超分子材料可以通过这些非共价作用控制结构、形状、大小和性能等方面。
例如，适当的非共价相互作用可以实现自组装形成均匀的多孔结构，从而赋予超分子材料具有良好的催化性能、吸附性能和生物医学应用价值等特性。
二、超分子材料的主要分类1. 超分子自组装体：由自组装分子形成，例如胶体、微粒子等，其优点是组成单位可以更小，可控性更强。
2. 超分子聚合物：由共价键联系起来的单位可以是单一的分子或离子，也可以是超分子自组装体。
其特点是化学稳定性比超分子自组装体高，能够形成导电、发光和磁性等性能良好的功能材料。
3. 金属有机骨架材料（MOF）：是由金属离子与有机配体自组装形成的结晶性材料，具有可调节的孔径大小、分子识别性和化学催化性能等特点，因此在气体存储、分离、催化反应和药物释放等领域具有应用潜力。
三、超分子材料在催化剂领域的应用超分子材料在催化剂领域有着广泛的应用，主要表现在以下几个方面：1. 稀土催化剂：超分子材料可以作为催化剂载体，促进稀土催化剂的活性中心吸附和分散，从而提高反应的效率。
例如，一些稀土催化剂被嵌入超分子聚合物中，能够在其表面形成大量的羟基，从而在吸附卤素或某些氧化剂的同时，还能够促进有机化合物的分子间氧化反应，提高催化反应的效率。
2. 纳米催化剂：超分子材料不仅可以控制催化剂的分散性和形貌，还能够提高催化剂的活性和稳定性，因此在制备纳米催化剂时有着广泛应用。
例如，在聚丙烯膜中嵌入Fe3O4超分子自组装体，可以通过控制催化剂的靶向性和自组装性质来提高催化剂的催化活性和选择性。
超分子化学的研究新进展
超分子化学的研究新进展超分子化学是研究分子间相互作用的一门学科，其研究范围包括分子自组装、超分子动力学、自组装纳米结构、超分子材料等领域。
随着科学技术的发展，超分子化学在材料科学、生物医学、光电子学等各方面得到了广泛的应用，并且也在不断取得新的进展。
一、新型超分子材料的研制随着人们对新材料的需求不断增加，超分子材料的研究也日趋重要。
最近的研究表明，以有机分子为基础自组装为主的超分子材料，在光电子材料、光催化等领域具有广泛的应用前景。
例如，研究人员通过对特定有机分子进行微观的自组装，成功制备出了一种新型的光催化材料。
该材料具有较高的光电转换效率，并能够在可见光下催化分解有机物，表现出良好的应用前景。
此外，近年来，一些新型的超分子材料，如超分子聚合物、超分子晶体等也受到研究人员的广泛关注。
超分子聚合物可以通过分子间的作用力进行自组装，其材料性能与组成分子的特性有关，因此具有从软性材料到硬性材料的可调性。
而超分子晶体则具有结构细致、光学性质良好等优点，适用于光电子学、光学传感等领域。
二、超分子催化研究的新进展超分子催化是利用超分子体系构筑催化反应体系，实现催化反应的高效、选择性等性能。
目前，研究人员对超分子催化领域进行了较深入的研究，并在催化反应的选择性、环境友好性、反应条件等方面取得了一系列的成果。
例如，最近的研究表明，利用超分子体系构筑金属催化剂可以在无溶剂条件下，实现催化活性的提高和催化选择性的调控。
同时，超分子体系也可以构建纳米催化剂，具有比传统催化剂更高的活性和选择性，并且对环境友好。
这些成果对于构建高效、环保的催化反应体系具有重要意义。
三、生物超分子化学的新进展生物超分子化学是研究生命体系中分子间相互作用的一门学科，包括蛋白质分子识别、酶催化、胶体化学等领域。
最近的研究表明，通过生物超分子化学的研究，可以深入探索生命体系的分子间相互作用机制，并实现在新材料、生物医学等领域的应用。
例如，研究人员通过对生物大分子的自组装，成功制备出一种新型的纳米器材，该器材具有良好的生物相容性和成像性，适用于生物医学领域的肿瘤靶向治疗和成像诊断等方面。
超分子化学的新进展与应用
超分子化学的新进展与应用超分子化学是指由分子间的相互作用所构成的分子集合体，它与传统的分子化学相比，具有更为广泛的应用领域和更为丰富的化学性质。
近年来，超分子化学的研究得到了快速发展，并广泛应用于生物医药、材料科学、催化反应等领域。
本文将对超分子化学的新进展及其应用进行一定程度上的探讨。
一、超分子化学的新进展1. 人工超分子的制备人工超分子是指由人工合成的分子或离子作为构筑基础，通过分子间的非共价作用，构成的自组装系统。
这种超分子材料具有自组装性、高可控性、可预测性、功能性等特点，受到了广泛的关注。
近年来，人工超分子的制备方法不断丰富和完善，例如化学合成法、界面化学法、生物合成法等。
2. 超分子识别和配位化学超分子识别是指过程中分子之间由于存在亲疏水作用、含氢键作用、金属配位作用等相互作用的力，从而识别并选择性地结合。
近年来，一些新型的超分子识别配体被合成并应用于生物医药、环境监测、纳米材料等领域，取得了一些有趣的研究成果。
3. 自组装纳米材料的制备自组装纳米材料是指通过分子间的非共价作用，自组装成二维或三维的纳米结构，通常具有单分子厚度的纳米尺寸。
自组装纳米材料可以制备成各种形貌，例如纳米粒子、纳米线、纳米管、纳米片等。
这种材料通常具有较高的比表面积和特殊的物理化学性质，是目前研究的热点之一。
二、超分子化学的应用1. 超分子催化超分子催化是指以超分子化学中具有特殊结构和功能的分子为催化剂，实现其选择性变换和反应转化的催化过程。
通过超分子化学思想的应用，能够在催化领域上实现高效、高选择性和高特异性的化学反应，例如甲醛和水制乙醛、生物质转化等反应，具有广阔的应用前景。
2. 超分子医药超分子识别和自组装纳米材料的应用也受到了医药领域的关注。
例如，一些药物分子可以通过超分子识别配体的识别过程，达到靶向作用，增加药效，减少副作用。
同时，自组装纳米材料也可以作为一种药物载体或药物催化剂，提高药物的生物利用度。
超分子化学研究的最新进展
超分子化学研究的最新进展超分子化学是化学科学中的一个重要分支，它研究的是在化学反应和物质的结构中涉及到自组装、分子识别、相互作用等过程。
超分子化学的研究不仅对理解物质之间的相互作用和控制其性质具有重要意义，也推动了分子电子学、纳米科学等领域的发展。
本文将介绍超分子化学研究的最新进展。
一、超分子系统的自组装超分子系统的自组装是超分子化学的重要研究方向。
2019年，Wei郑教授及其研究小组在Angewandte Chemie International Edition上发表的论文中提出了一种新的自组装策略——用有机无机氢键协同构筑方法实现了对于共轭骨架材料的有序组装。
这种方法不仅可以改变有机物的光电性质，同时又能够通过氢键相互作用实现自组装，可用于制备具有自组装性质的新型纳米材料。
二、分子识别研究分子识别研究是超分子化学的另一重要方向，其目标是开发新型选择性高的分子验证子。
颜建平研究组利用平面构型6-苯酰螺苯衍生物制备了具有选向性的气孔晶体，成功选择性吸收了各种分子的芳香族化合物，表明这种分子设计策略具有潜在的用途。
三、超分子催化超分子催化是超分子化学研究的又一热点领域，超分子催化剂的构建和催化性质的调控可以通过编程方法进行。
桂旭峰研究组设计并合成了一种“植物园”状超分子结构，该结构可在具有不同通道、孔隙和反应性质的区域中同步和不同程度地进行有机催化反应，可用于有机合成反应中的高效催化剂。
四、超分子分离技术超分子分离技术是利用分子识别、相互作用和自组装等现象，通过构筑超分子体系实现分离技术。
陶泽廷研究组使用芳香酰酸二元体系成功构建了一种新型分子识别分离材料，该材料在不同有机相中对有机分子具有良好的选择性。
结语：超分子化学研究在化学学科中占据着重要的地位，其研究成果不仅推动了化学理论的发展，也为纳米科学、材料科学等领域的研究提供了新的思路和方法。
为了实现超分子体系的自组装、分子识别、分离等应用，还需要进一步的研究和应用。
超分子化学领域中的最新研究进展
超分子化学领域中的最新研究进展超分子化学是一门以化学反应中形成大分子为基础，运用分子间的相互作用力和配位功能，建立起各种超分子体系的学科。
其研究领域广泛，包括智能材料、生物医学、催化反应等诸多方面。
本文将针对超分子化学领域中的最新研究进展进行介绍。
一、智能材料在智能材料领域中，最新研究成果主要体现在超分子聚合物中的应用。
超分子聚合物基于μ-oxo或μ-hydroxo桥联的金属配合物聚集体，结构稳定且可预测，可以通过物理或化学信号来改变其结构和性能，表现出响应性和智能性。
目前，研究人员利用超分子聚合物制作了响应性材料，并应用于化学传感器和智能窗帘等方面。
二、生物医学超分子化学在生物医学领域中也有广泛的应用。
例如，纳米药物的制备和控制释放、蛋白质和DNA的自组装和传递、诊断和治疗的生物传感器等方面。
最新研究成果中，特别是在疫苗领域中，超分子化学有着重要作用。
研究人员通过自组装方法，构建了一种含“纳米草莓”结构的超分子聚合物，该结构让疫苗产生更多的抗体，从而提高了免疫效果。
三、催化反应超分子化学在催化反应领域中也有着很大的应用前景。
研究人员通过超分子配合物的组装和反应机理的理解，设计出了一系列高效催化剂，应用于有机合成、CO2转化等领域，其中包括超分子金属-有机配合物和超分子剪切翻译催化剂等。
在新型金属有机框架领域，研究人员发现B-（3-氨基苯基）多硼烷基底是一种优良的拓扑结构，可以作为一种多功能的荧光超分子材料。
结语总体来说，在近几年的研究中，超分子化学在智能材料、生物医学和催化反应等领域有着不可替代的作用，充满着新的发展机遇和挑战。
未来，随着越来越多的研究人员加入到其中，也许会有更多新的超分子体系被发现，这也将为人类的生产和生活带来更大的贡献。
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摘要超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。
本文介绍了近几年超分子科学研究中的热点和基本问题，愿为我国超分子科学的研究提供参考。
自然界亿万年的进化创造了生命体，而执行生命功能是生命体中的无数个超分子体系。
对超分子的认识一直到20世纪中叶，特别是C. J. Pedersen、J. M. Lehn和D. G. Cram等人合成了大环分子(冠醚、穴状配体等)，这些大环化合物能基于非共价键作用选择性地结合某些离子和有机小分子，这一主客体的创新成果获得1987年诺贝尔化学奖。
1978年法国科学家J. M. Lehn等超越主客体化学的研究范畴，首次提出了“超分子化学”这一概念，他指出：“基于共价键存在着分子化学领域，基于分子组装体和分子间键而存在着超分子化学”[1]。
超分子化学是基于分子间的非共价键相互作用而形成的分子聚集体的化学，它主要研究分子之间的非共价键的弱相互作用，如氢键、配位键、亲水/疏水相互作用及它们之间的协同作用而生成的分子聚集体的组装、结构与功能。
两个世纪以来，化学界创造了2 000万种分子，原则上都可在不同层次组装成海量的、取决于组装体结构具有特殊功能的超分子体系，由此可见，超分子化学开拓了创造新物质与新材料的崭新的无限的发展空间。
事实上，自然存在着亿万个超分子体系居于生命体的核心位置，例如，在细胞内的生物化学过程都由特定超分子体系来执行，像DNA与RNA的合成、蛋白质的表达与分解、脂肪酸合成与分解、能量转换与力学运动体系等。
因此超分子科学是研究生物功能、理解生命现象、探索生命起源的一个极其重要的研究领域。
经过20多年的快速发展，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等其它学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学，被认为是21世纪新概念和高技术的重要源头之一[2，3]。
国际上超分子科学的研究开展得如火如荼，发达国家和地区，如欧盟、美国和日本等都投入了大量的人力和物力进行超分子科学方面的研究与开发。
在国家自然科学基金委、科技部、教育部、中国科学院等相关部门的大力支持下，我国的科学工作者较早地开展了超分子科学研究，并做出了一大批有特色的工作。
我们结合今年9月在长春举办的超分子国际香山科学会议及部分国内外同行的研究结果来介绍超分子科学研究的热点和基本问题，供国内同行参考。
1 层状超分子组装体生物膜是细胞的关键组分，又是高效、神奇的超分子体系。
它的模拟物就是层状组装体(包括单层膜、多层膜、复合膜等)。
层状结构容易表征，是研究分子间作用力及组装方法最好的模型，又是走向实用化的器件原型，所以层状组装超薄膜的构筑与功能化一直是超分子科学研究的热点[2]。
1991年，G.Decher及其合作者报道了基于阴阳离子静电作用的聚电解质多层膜的制备，称为静电组装技术，拉开了层状组装薄膜研究的序幕[4]。
静电组装技术被认为是一种构筑结构和功能可控的有机、无机和有机/无机复合薄膜的有效方法之一。
在层状组装多层膜的构筑中，引入含有刚性介晶基团的双头离子能提高多层薄膜的稳定性和改善层间界面的有序度。
基于静电组装技术，实现了包容卟啉、酞菁等有机分子，特殊的齐聚物、有机和无机微粒、生物大分子如蛋白质、酶、病毒以及树状分子等在内的物质的多功能较稳定复合薄膜的构筑。
一种由金属烷氧基化合物来制备金属氧化物薄膜的组装技术，称为表面溶胶 凝胶技术。
这一技术利用金属烷氧基化合物的组装、漂洗和水解活化步骤来制备多层薄膜，这类金属氧化物薄膜能很好地实现对精细纳米结构的复制。
层状组装复合膜在化学修饰电极、传感器、微反应器、光电转换器件和电致发光器件等方面具有广泛的应用价值。
层状组装体的成膜驱动力除了静电力之外，还有亲水力/疏水力、配位健、范德瓦尔斯力、偶极 偶极相互作用等等。
氢键的强度适中，且有方向性和一定程度的选择性，基于氢键的薄膜组装技术使层状超分子体系的构筑可在非水介质中实现，这种薄膜的结构可以很容易地实现调控。
层状插层组装体是另一类有机功能分子插入无机有序层次结构中的性能优异的层状组装体，由于其结构和性能的特殊性与巨大的潜在应用价值，近年引起学术界与企业界的关注，某些成果已处于实用化阶段。
任何层次结构的体系都是在一定界面组装起来的，表面经过修饰能够适应各种作用力组装的要求。
层状结构可分解为Z方向的多层交替膜、XY平面图案化结构和Z方向的沉积与XY 平面上组装两者有机结合三个问题。
图案化界面的组装通常用特定分子的溶液涂到特定界面上去，溶剂挥发后，分子或微粒借分子间作用力在界面形成特殊的图案。
这一看起来很简单的过程，实际上包含分子或微粒在溶液中的聚集状态、溶液在界面选择吸附和界面相结构与相分离与后处理效应等。
人们希望跟踪分子或微粒及其聚集体从液相转到界面的过程，以达到调控界面图案结构的目的。
合成含有介晶基团的双头双亲分子，由于介晶基团对超分子聚集体的稳定作用，借助原位扫描探针技术，可以研究聚集体从液/固界面转移到气/固界面上的过程。
表面沟槽结构也可用单分子膜在很低表面压力下，快速转移至云母或硅片上形成。
这种微纳级图案界面对纳电子材料与器件的制备具有重要的意义[5]。
将Z方向与XY平面有机结合的组装方法与技术，有多种途经与创新空间，一个成功的实例是将可光交联基团引入静电沉积的多层复合膜，在特定模板屏蔽下光照诱导层间反应，然后洗去未反应部分形成有图案的层状结构。
还有将层状结构与微印刷技术结合的方法和电场定向的层状组装方法等。
层状组装薄膜是超分子科学从实验室走向实用化的一个窗口，如用层状复合膜修饰的隐性眼镜、改性保鲜膜、防再堵塞冠脉支架等。
2 多维结构与特殊功能超分子化学是基于非共价键弱相互作用制备具有复杂和高级有序结构及特殊功能的超分子组装体材料的工具。
以碳、硅、氧化物与有机分子、齐聚物、共聚物做构筑基元，通过组装可以构筑纳米点、线、管、带及其阵列以及中空胶囊、核壳微粒、螺旋体、多股螺旋体等，并赋予这些材料以特种功能，且不同的结构在特定条件下可以相互转化，其功能也随之变化。
随着人们对分子识别过程中各种作用力本质的逐渐深入理解，人们已经从制备具有特定结构和功能的构筑基元出发来组装具有多维和高级有序结构的复杂超分子体系。
以环糊精、大环化合物及其衍生物为构筑基元，可以组装出具有开关功能的套环状组装体。
J. M. Lehn提出，如果超分子组装体在外界信号的刺激下能发生形状变化，从而引起组装体的可逆收缩运动，便能获得一种超分子组装体的线性运动马达。
含有杂环(如吡啶、嘧啶)的聚合物在溶液中与铅离子(Pb2+)的可逆络合而产生的螺旋/解螺旋过程证实了上述设想的可行性。
合成化学是制备超分子构筑基元的好方法，为超分子组装体制备提供了原材料的保障。
超分子自组装的对象不仅仅局限于分子尺度，纳米和微米、甚至厘米尺度的物体在适当的条件下也能通过自组装形成高度有序结构的聚集体。
将尺度在几百个纳米的聚合物或无机胶体微粒组装，形成不同方式排列，如六方密堆积的膜材料，能实现对光的调制，这为用组装方法制备光子晶体提供了一条思路。
具有纳米尺度的物质通过组装，同样可以形成宏观尺度的超分子组装体材料。
手性是生命体的特征之一。
运用超分子科学的方法，以手性化合物为模板，非手性的构筑基元可以组装出具有手性的超分子组装体；运用非手性组分在特定空间的位阻效应，也可以组装出有手性的超分子体系；将手性材料进行组装，可以进一步组装出更为复杂的手性组装体材料，如从含有手性基团的聚合物出发，可组装出具有螺旋手性的组装体。
超分子手性组装可以用来模拟生命过程中的手性识别与手性的相互作用。
从上面的例子可以看出，基于分子间的弱相互作用，超分子化学可以构筑复杂和多维的超分子组装体材料，这些材料用传统的共价键有机合成法是很难制备的。
由于超分子的自组装是自发进行，所以超分子组装体材料的制备在温和的条件下就可完成。
3 生物与仿生的微体系生物体与生命过程是亿万年进化的产物，各种生物分子通过不同层次的组装，由微观到宏观，自发地形成了复杂但精确的组装体系，执行着与生命现象密切相关的功能。
病毒是生命体最简单的形式之一，其颗粒虽然远小于细菌，结构也比细菌简单，但却对人类生命健康构成了极大威胁。
近年来流行的重大传染病，如艾滋病、SARS、禽流感，都是由病毒引起的。
人们对病毒的感染与复制等关键问题知之甚少，影响了人们有效地控制与制服病毒。
从病毒的组装与解组装，病毒样颗粒的组装与解组装入手，研究组装过程中诱导因子的作用与机理，病毒样颗粒的结构与免疫机理的关系，设计和组装具有高效免疫功能的蛋白质复合体、聚合物 DNA复合体，研究细胞中生物超分子体系与病毒关键蛋白的作用机制，可为确定新抗病毒方案打下基础。
生物超分子体系是执行特殊功能的机器，这些机器尺寸虽然很小，但高效又神奇，例如，生物马达。
天然的生物马达，如驱动蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等，在生物体内的诸多生命活动中起着重要作用。
以超分子组装的手段来模拟天然的生物马达工作的机制，制备纳米和亚微米尺度的分子马达，可以实现生物体内的血液有害物质清除和细胞修复等工作。
以生物分子马达为基础，还可以开发更为复杂的纳米机器，能直接将生物体的生物化学能转换成机械能。
如将镍纳米棒制成的螺旋桨连接到ATP中轴上，以为细胞内化学反应提供能量的ATP为能源，将化学能转化为机械能，制作有价值的分子马达和纳米机器。
生物马达仿生研究，可以启发出很多研究思路。
在模拟生物方面，通过在纳米与微米尺度实现分子和超分子的组装与复合，可望在模拟酶和分子反应器、新型免疫的微体系--病毒与疫苗、医用仿生表面与界面设计、结构仿生材料、胶囊智能微体系和生物马达仿生等方面取得突破。
超分子体系的仿生研究可以为现代科学的发展提供无限的发展空间。
4 分子间相互作用力的本质及其协同效应超分子组装体构筑的驱动力包括氢键、配位键、π π 相互作用、电荷转移、分子识别、范德瓦尔斯力、亲水/疏水作用等。
研究表明，超分子组装体形成的驱动力往往不是单一的，多数情况下是以某一种作用力为主，几种作用力协同作用的结果。
正是由于驱动力具有多样性和协同性的特点，以及每一种作用力的强度都不是很大，才为人们提供了在时间和空间上对组装体结构进行调节、控制的可能性，才有了组装体丰富多样的结构和由结构决定的功能。
研究分子间弱相互作用的本质，以及不同层次有序分子聚集体内和分子聚集体之间的弱相互作用是如何通过协同效应组装形成稳定的有序高级结构，是认识超分子组装体结构与功能之间的关系、制备超分子组装体功能材料的关键。
研究上述问题，既需要在理论和实验上独辟蹊径，发展新的方法论，也需要借鉴成熟的方法。