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概要：胶体的概念涵盖了从合成纳米粒子、纳米棒和纳米片到功能性生物单元等各种各向同性和各向异性的粒子，它们具有多种尺寸、形状和功能。材料科学致力于研究它们的各种功能，而它们在生物世界中无处不在，具有多种功能。由于其科学和技术重要性，人们对其进行了研究的各种合成胶体；但它们的特点是尺寸分布有限、形状和相互作用不完善，功能尚未完全工程化。这与尺寸、形状和功能精确的生物胶体形成鲜明对比。材料科学一直在从生物世界中寻找灵感，以通过自组装和层次结构进行结构控制，并在生物灵感中确定功能组合的新途径。在此，我们首先讨论基于生物基序引导组装的技术相关合成胶体的高度定义结构控制的不同方法。首先，我们描述如何在空心蛋白质笼内组装多分散纳米粒子，以实现明确定义的组装和分层堆积。另一种方法依赖于基于 DNA 纳米技术的组装，其中工程 DNA 结构允许程序化组装。然后，我们将讨论具有特别窄的尺寸分散性或甚至原子精确结构的合成胶体，用于新的组装和潜在功能。此类胶体可以具有明确定义的膜填料，从而允许高模量。它们可以使用光响应部分进行切换，并且可以启动不同几何形状的较大组装的堆积。重点是原子定义的纳米团簇，其允许通过超分子相互作用（例如定向氢键）进行明确定义的组装。最后，我们将讨论刺激响应胶体的新功能，甚至是受生命启发的复杂响应功能。其中，受生物学习启发的刺激响应材料可以实现下一代此类材料。经典条件作用是最简单的生物学习概念之一，需要两个刺激和可触发的记忆。其中我们使用热响应水凝胶与等离子体金纳米粒子和螺吡喃光酸作为模型。加热是导致热响应凝胶熔化的非条件刺激，而光（在特定波长下）最初会导致 pH 值降低，而不会因空间凝胶稳定而导致等离子体或结构变化。在热诱导凝胶熔化下，光会导致 pH 值降低和金纳米粒子链状聚集，从而产生新的等离子体响应。因此，同时加热和光照可以对新衍生的刺激进行条件作用，其中的逻辑图类似于巴甫洛夫条件作用。所示的组件展示了当尺寸和分散性受控时使用胶体可实现的不同功能。■ 主要参考文献
从精密胶体混合材料到先进功能组件
主要关键词
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