近日，国家胶体材料工程技术研究中心王旭教授团队构建了一种能够实现多路径非平衡组装的三态超分子化学体系，其能够执行多种不同的非平衡组装过程；通过与多分支选择结构相耦合，阐释了五条独特的非平衡组装路径。相关研究成果以“Programming Supramolecular Hydrogels by Constructing a Multi-Branch Selection Structure”为题发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry（IF = 11.2，中科院1区）。论文的通讯作者为王旭教授和孟玉雯助理研究员，第一作者为博士研究生王仲瑞，山东大学为唯一通讯单位。

生命体始终处于非平衡状态，如细胞分裂、动物运动等过程均需要能量的持续供给。向生命体学习，人造非平衡材料的研制已取得巨大进展。然而，迄今开发的人工非平衡体系常表现为两种状态间的单调转变，难以实现多种状态间的多路径转变，使得其远远落后于生命系统的非平衡过程。为实现更高级的非平衡调控，须构建新型多态化学体系，并对多种化学状态进行有效的逻辑控制。多态化学体系与逻辑控制的有机结合是实现高级非平衡过程的关键，但相关研究却因其高度的复杂性而极具挑战。

基于三态超分子体系的多路径非平衡过程流程图

该研究创新性地将pH响应性超分子溶胶-凝胶体系与酸碱指示剂相耦合，成功构建了新型三态超分子体系；辅以可瞬态调控体系pH的化学燃料，实现了具有复杂关联度的多状态非平衡组装。以多分支选择结构为指导，实现了对复杂关联多状态非平衡组装过程的逻辑编程，显著提高了多路径非平衡过程的清晰度并节约了体系开发的时间成本。该研究不仅对多条非平衡路径进行了详细的研究，还展示了多路径编程方法在信息加密中的应用，并验证了该多路径编程方法在不同超分子体系中的普适性。该研究首次实现了多态化学体系的多路径调控，对瞬态超分子材料的发展产生了重要牵引。

该研究工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学杰出青年基金的资助。

论文链接：https://doi.org/10.31635/ccschem.023.202303584