大分子结构的精确性是实现其功能的重要物质基础。这在生物体系中的蛋白质与DNA上体现的非常明显。相比之下，合成高分子常常具有多分散性，使其无法满足结构精确的要求。受到蛋白质科学中结构域概念的启发，我们将从纳米原子出发，通过高效的合成手段来制备结构精确的巨型分子。纳米原子是具有特定形状的、精确化学结构、表面可官能化修饰的刚性纳米构建单元。从纳米原子出发通过次序点击化学等方法模块化发展而来的巨型分子具有刚性的三维结构、精确和单分散的化学结构，可以作为材料构效关系研究的极好平台。巨型分子在结构上类似于小分子，尺寸上又可比拟于嵌段共聚物。它们不仅可以自组装得到小分子与嵌段共聚物自组装中出现的几乎所有传统相态，还因为其基元结构的相对独立性，其自组装能快速达到平衡态并且容易形成多级结构，特别是一些非传统的罕见相态。

        具体说来，我们在以下几个方面开展工作：

（1）立体结构对于自组装的影响

        在小分子的自组装中，其化学结构对自组装结果有很大的影响，单个原子的变化都可能导致材料性质的巨变。而在高分子中，单个原子所占的比例大大减小，因此高分子组装对于细微的结构变化一般都不敏感。有趣的是，巨型分子自组装对化学结构具有不同寻常的的高度敏感性。这体现在分子量、组分完全相同的一系列拓扑异构体可以展现完全不同的组装行为。人们已经深入研究了改变头基或者尾链的数目对于巨型分子组装的影响。本课题组希望阐明更为精细的区别-巨型分子的立体结构--对于组装结构的影响。我们将从具有不同立体异构的分子纳米原子出发，得到相应的巨型分子拓扑异构体，研究其自组装，试图打开调控巨型分子自组装的新维度。

（2）巨型分子组装中Frank-Kasper 相态的形成机制

       Frank-Kasper相态作为一种非传统相态最早见于合金中。合金中不同尺寸的金属原子组成高配位数（配位数为14,15,16）的二十面体壳层密堆积结构，包括A15 相态，Friauf-Laves相态，σ相态等等。它们可视为非周期结构准晶的周期近似，因此可以作为媒介来研究非均一性球体在空间中的堆积问题。目前，在锥形树枝状高分子和不对称嵌段共聚物的自组装中已经观察到了Frank-Kasper 相态，最近研究更进一步发现，刚性的巨型四面体也可以形成单一的A15相态。所以我们计划通过合成具有特定立体构型的巨型分子，探索其自组装中可能出现的Frank-Kasper 相态以及其形成的机理。