因其自下而上的制备过程在电网络、增强材料及组织工程方面的潜在应用,宏观超分子组装受到越来越多的关注。宏观自组装是由Whitesides教授提出的,利用界面自由能最小化原理,他实现了多种毫米级构筑基元的自组装过程。2011年,Harada教授课题组报道了有关利用主客体识别作用实现宏观水凝胶体系的自组装过程。自此,基于静电相互作用、DNA氢键作用、磁场作用等的自组装研究层出不穷。为了推进这一方面的研究,我们课题组提出在刚性基底上引入柔性间隔层这一研究理论。然而,在如今宏观超分子组装的研究初期,仍有一些挑战与问题亟待解决。首先,在自组装过程中存在着一些未解之谜,如错配现象。为了验证相互作用面积是否形成有序组装结构的主导性因素,我们利用了表面修饰有主客体识别的毫米尺寸柱状构筑基元作为组装基元,并考察不同直径与高度的比值对组装过程的影响。概括起来,为了提高宏观组装体的有序性,我们向体系中引入一些开关因素。分列如下：第一,我们通过调节构筑基元之间的相互作用面积来考察其对构筑基元超分子自组装过程的影响。利用毫米尺度柱状构筑基元作为模型,我们考察了不同直径／高度比的圆柱体构筑基元的组装情况,并通过动力学与热力学两方面对组装体(如面-面组装体,面-边组装体与边-边组装体)的形成进行了分析。在低比例下,面-边的碰撞几率更高；随着比例上升,面-面组装体的热力学稳定性占主导优势。第二,我们还发展了一个基于过渡金属铜离子与含有聚合电解质、吡啶配合基的宏观组装／解组装体系。这一可逆过程可以通过加入与铜离子螯合的EDTA进行控制。