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【引言】
纳米合成与有机化学相似，因为提高合成能力是该领域的主要目标。其最终目标是创建复杂的零部件并最终将其组装为功能纳米器件。从宏观的机器组装过程可知，先决条件是对结构特征的强大控制，并将零件精确地组装成一个整体。由于用手或工具直接操纵纳米物体是不现实的，因此必须依靠其固有特性来远程控制生长或组装过程。因此，在特定位置任意地扩展或修饰纳米结构（即区域选择性）仍然是最大的挑战。尽管做出了很大的努力，但实现区域选择性的方法仍极为有限。纳米粒子的二聚体是最简单，最基础的组装结构，常常被作为纳米组装的模型进行研究。为此，传统方法是合成用于定向组装的不对称纳米粒子，或通过外部场或配体相互作用来引导组装。此类合成的纯度通常较低，这可能是由于不对称纳米颗粒的不均匀性，其表面配体的不均匀性或结构的对接精度不足所致。尽管付出了许多努力，但高纯度（> 75％）的二聚体只能通过纯化方法得到。空间位阻作为有机化学中强大的区域选择性手段之一，却尚未在纳米尺度上得到应用。前人的探索主要通过纳米粒子表面上配体的相互作用来调节其空间位阻效应。但由于配体的尺寸远小于纳米结构的尺寸，此类方法主要调节的是纳米颗粒的表面性质而非空间特性。因此，在应用空间效应以减少副产物，控制构象并创建更复杂的纳米结构方面仍有巨大潜力。
【成果简介】
南京工业大学陈虹宇报道了空心富勒烯纳米碗的精确自组装，一步即可达到93.6％纯度的二聚体。此方法创造了一步合成最高纯度二聚体样品的新记录。反应的区域选择性由空间位阻控制，即，纳米碗中暴露的液体区域与半球壳的相对大小，从而可以容易地调节对接过程以控制组装的化学计量。其中，纳米碗均匀的形状，精确控制的裸露液面大小，以及最重要的，液体融合时的误差校正是导致高纯度组装的关键因素。该成果以题为“Precise Dimerization of Hollow Fullerene Compartments”发表在J. Am. Chem. Soc.上。