手性超分子自组装结构展现出显著超越非手性结构的独特性质，在光电子学、医学、仿生学及界面科学领域具有广泛应用。然而，由于对超分子手性产生与跨尺度传递机制的理解尚不充分，多层级手性超分子结构的大规模可控构筑一直是该领域的重要挑战。近日，中国科学院力学研究所袁泉子研究员与国家纳米科学中心施兴华研究员的合作团队，提出失稳诱导手性超分子多层级自组装的新策略，在固体表面成功制备出宏观面积、介观有序、微纳米手性结构，并揭示其形成与调控机制。该工作不仅为超分子手性产生与跨尺度传递的机制提供了新见解，更为多层级手性超分子结构的大规模可控构筑开辟了新途径，相关成果以 “Instability-induced crystal self-assembly in film-substrate system for the construction of large-area micro- and nano-chiral structures” 为题发表于《Nature Communications》。

研究团队通过外部力学扰动诱发超分子薄膜失稳，驱动薄膜内无序态分子经织构晶粒堆垛，再自组装为片晶与左/右旋纤维组合的有序手性超分子结构。发展了二维薄膜理论模型，实现了手性超分子多层级自组装动力学的原位可视化与动态调控，揭示了界面效应、几何效应、物质输运和力学失稳的耦合作用机制，证实了力学不稳定性在手性超分子结构出现及后续演化中起到的关键作用。该手性超分子结构可精准调控表面润湿性能，实现液体接触角的主动控制。该研究为多层级手性系统提供了大规模可控的构筑方法，可以为功能性手性材料的设计提供理论指导。

该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和中国博士后科学基金资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60635-2

图: 失稳诱导手性超分子多层级自组装的新策略