刘峰

男， 西安交通大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1991.09-1995.07，西北工业大学，应用化学系，本科学生
2003.10-2004.09，英国谢菲尔德大学，材料科学与工程系，硕士研究生
2004.10-2009.06，英国谢菲尔德大学，材料科学与工程系，博士研究生

1995.07-2002.02，中国飞机强度研究所，工程师
2009.10-2012.10，英国谢菲尔德大学，材料科学与工程系，Research Associate
2012.11—至今，西安交通大学，材料科学与工程学院，教授

研究领域和兴趣

高分子材料，超分子材料以及液晶材料

主要业绩

材料结构功能一体化，功能材料智能化是当代材料科学发展的要求，而如何利用分子间弱相互作用力来构筑新型功能材料是该领域的难点之一。研究方向主要涉及通过有效地控制多重弱相互作用力之间的协同作用，利用自下而上的分子自组装方法构筑具有不同结构的超分子材料。通过对软材料自组装结构研究中所涉及的基础科学问题进行系统的研究，为此类材料在荧光生物材料、有机光电材料等领域的应用奠定理论基础，进一步推动了新型功能软材料研究的发展。
主要学术贡献如下：
1、利用超分子之间弱作用力之间的协同作用，构建多层次多结构的超分子自组装体系，促进了对超分子结构与自组装结构之间关系的理解，为发展新型超分子功能材料提供了理论基础
分子自组装作为一种从分子水平上构筑纳米功能材料的新方法，是近年来倍受重视的国际前沿课题，也是一个集材料、物理、化学等多学科在纳米结构尺度的新兴交叉学科，是产生新概念和高技术的重要源头之一。研究发现，通过改变分子结构的不对称性和结构中互不相容基元的数量，可以使得自组装系统在几何阻挫和相容阻挫的共同作用下具有超常的复杂性，从而可以构建新型的二维、三维自组装结构及新型准晶体，突破目前已经发现的液晶相复杂性的极限。
1) 通过基于同步辐射的小角X射线散射实验，首次发现了二维液态准晶体的存在 ─ 蜂窝型液态准晶体(honeycomb liquid quasicrystals，HLQC)，它是由不同几何形状的柱状结构组成。这个发现远远不同于目前已经报道的所有准晶体结构，将为准晶体的研究开辟一个全新的方向；
2) 发现了目前为止软物质中最为复杂的自组装结构，这种超结构的形成是由于X型分子两个化学性能不同的侧链在微观相分离、空间填充和结构的几何不稳定性共同作用下的结果。由此而衍生出来的分子结构设计概念，为今后设计更为复杂的纳米结构奠定了理论基础(Science 2011, 331, 1302-1306.)；
3) 如何发现新的三维自组装结构是超分子科学研究中一个永恒的基本科学问题，这对于进一步研究薄膜蛋白质的结晶、光电子材料以及介孔材料模板等有着非常重要的意义。通过对分子侧链部分进行氟化，导致分子侧链的体积及刚性发生变化，从而诱导出由棒状分子束形成的新型Ia3d立方相(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6846-6849)、Pn3m立方相(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 8324-8327)、Pm3m立方相(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3296)以及Im3m立方相(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 20820)，从而拓展了已有的立方相的组织模型；
4) 自发性的对称性破缺是科学研究的一个基本问题，它不仅有助于帮助我们理解具有手性的超结构和新材料的发展，而且对于生物系统中均匀手性出现的讨论具有重大意义。通过系统性地改变氟原子在基于偶氮苯基元棒状分子上的位置，我们的研究结果发现，这类棒状分子在从晶态到液态的转变过程中，会出现具有手性流体特征的液体状态。在上述相变过程中不仅可以形成具有超大晶格的四方相结构(Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 312-316.)，而且还可以形成具有手性特性的I4132立方相(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2725)。此研究结果为开发新一代的光响应材料提供了一个全新的研究方向。
2．利用液晶在分子尺度上具有有序性和流动性，将各向异性及手性功能性液晶基元接枝到纳米粒子表面，构筑具有“硬核-软壳”结构特点的有机/无机复合材料，探索此类材料在超材料领域的应用
金属粒子、磁性粒子和半导体粒子的自组装是一种非常行之有效的构建高度有序纳米结构或者制备特征尺寸较小的大型结构的方法。通过在纳米粒子的表面引入不同性质和结构的功能性液晶基元，不仅可以保留配体(液晶基元)的自组装和形成液晶相的能力，而且可以影响纳米粒子的对称性和堆积行为，进而形成不同的纳米粒子堆积结构，因此不同的纳米粒子间距，从而可能诱导纳米粒子具有非常规的光电性能结构，这是诱导产生复杂超结构的重要手段之一。
1) 通过把棒状液晶分子经由烷基硫醇化合物成功地接枝到金纳米粒子表面上，取决于液晶基元(配体)和烷基链(共配体)在金纳米粒子表面的覆盖密度以及液晶分子之间的各向异性相互作用，导致了液晶性金纳米粒子形状的变化，因而不同的自组装结构。因此，通过调控各向异性配体和各项同性共配体的数量或比例，就有可能改变各项同性纳米粒子的结构对称性，得到各项异性的纳米粒子，从而诱导出新的自组装结构(J. Mater. Chem. 2012, 22, 11101-11106)；
2) 通过把胆甾基液晶接枝到金纳米粒子上，由于各向异性胆甾基液晶的存在，在原有棒状液晶仅赋予纳米粒子各项异性的基础上，胆甾基液晶/金纳米粒子复合材料又具备了手性的特点。虽然胆甾基液晶/金纳米粒子复合材料仅仅形成了简单的二维柱状液晶相，但是这种结构既保证了金纳米粒子之间的紧密排布，胆甾基液晶在分子尺度上的手性又导致了柱状结构层状堆积时具有不连续性，并沿轴线方向上产生了连续的扭转，从而在宏观上表现出了手性材料的特点。这是第一个使用手性液晶基元功能化纳米粒子的成功案例(J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12736-12739)。
3. 此外，具有丰富的运用当今世界上各类先进的同步辐射光源和中子源进行各类原位试验的经验，并利用共振软X射线散射(RSoXS)以及基于模型的共振信号理论计算方法，不仅从分子层次揭示了多种螺旋结构的排布方式，而且对连续网络结构的深入认识将对该结构在能源材料等方面的一系列应用起到推动作用。

代表成果

论文：
1、Huo, H. H.; Liu, J.; Kannan, S.; Chen, L.; Zhao, Y. M.; Zhang, L.; Chang, G.; Zhang, Q. L.*; Liu, F.*. Multicompartment Nanoparticels Bearing Hydropholic/Hydrophobic Subdomains by Self-assembly of Star Polymers in Aqueous Solution. Macromolecules 2021, 54, 35-43. DOI: 10.1021/acs.macromol.0c02213.
2、Chen, C. L.†; Poppe, M.†; Poppe, S.; Tschierske, C.*; Liu, F.*. Liquid Organic Frameworks: A Liquid Crystalline 8-Connected Networks with Body-Centered Cubic Symmetry. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 20820-20825. DOI: 10.1021/acs.macromol.0c02213.
3、Cao, Y.; Alaasar, M.; Nallapaneni, A.; Salamończyk, M; Marinko, P.; Gorecka, E.; Tschierske, C.; Liu, F.*; Vaupotic, N.*; Zhu, C. H*. Molecular Packing in Double Gyroid Cubic Phases Revealed via Soft X-ray Scatering. Phys. Rev. Lett. 2020, 125, 027801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.027801.
4、Krishnasamy, V.; Qu, W. T.; Chen, C. L.; Huo, H. H.; Ramanagul, K.; Gothandapani, V.; Mehl, G.*; Zhang, Q. L.*; Liu, F.*. Self-assembly and Temperature-driven Chirality Inversion of Cholesteryl-based Block Copolymers. Macromolecules 2020, 53, 4193-4203. DOI: 10.1021/acs.macromol.9b02264.
5、Chen, L.; Chen, C. L.; Sun, Y.; Lu, S.; Huo, H. H.; Tan, T. Y.; Li, A. Q.; Li, X. P.; Ungar, G.; Liu, F.*; Zhang, M. M.*. Luminescent Metallacycle-Cored Liquid Crystals Induced by Metal-Coordination. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 10143-10150. DOI: 10.1002/anie.201915055.


会议：
1、刘峰，基于不同分子倾斜模型的柱状液晶相研究，2017.10，2017年全国高分子学术论文报告会，成都。
2、Feng Liu, Changlong Chen，Marco Poppe, Silvio Poppe and Carsten Tschierske，New Thermotropic Cubic Phases with Rod-bundle Organization，201807，27th International Liquid Crystal Conference(ILCC2018)，日本京都。
3、刘峰，Self-assembly of block molecules with different topologies: from simple to complex，2018.08，2018年高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会，青岛。

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