近日,我院张博教授课题组在有序介孔色谱微球的精准制备研究中取得突破性进展,相关成果以“Template-in-template assembly nanostructured microspheres for high performance chromatography”为题发表于Nature Communications上(DOI: 10.1038/s41467-026-6836-y)。
从传统多孔微球到具有规整纳米孔道的有序介孔材料,色谱分离介质的结构设计不断向着更精准、更高效的方向发展。然而,现有体相合成方法难以同时实现微球形态(球形度、单分散性)与内部介孔结构(孔道构型、孔径大小)的独立精准调控,制约了高效色谱材料的理性设计与制备。
针对这一挑战,课题组提出了一种双模板双精准(TiTAN: Template-in-Template Assembly Nanostructuring)微纳制造新策略。该策略依托微流控液滴模板精准调控微球尺寸与单分散性(CV ~3%),同时在液滴内部通过结构导向剂的自组装,独立构建出高度有序的介孔纳米结构,包括二维六方、体心立方、面心立方及立方双螺旋等多种构型。通过调节水热处理条件,可实现孔径的精细调控,调控分辨率精细至2 Å。该策略兼具优异的通用性,成功拓展至有机桥联硅胶(乙烷、苯基桥联)及过渡金属氧化物(TiO2、ZrO2)等多种材质球形微纳材料的精准合成。
所制备的有序介孔硅胶微球经C18键合后,展现出卓越的色谱性能:最低折合塔板高度(hmin)低至2.78,保留能力显著增强。得益于单分散的球形形貌与有序的直通孔道结构,材料在分离多环芳烃、二甲苯异构体乃至苯与其氘代物等极具挑战性的“关键物质对”时,实现了现有色谱材料无法达到的高分辨率与快速分离,彰显了精准结构设计对提升色谱分离效能的巨大潜力。
该研究工作在张博教授的独立指导下完成,厦门大学曾巨星博士后、博士生曹汉宸、孙楷越博士和药明康德公司周拙恒博士为共同第一作者。该研究获得了国家重点研发计划(2023YFF0713900)、国家自然科学基金(22574134, 21475110)、翔安创新实验室基金(2025XAKJ0203002)、NFFTBS(J1310024)以及PCSIRT(IRT_17R66)项目的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-026-68362-y