【个人简介】

姓 名：张人杰
性 别： 男
学 历：博士研究生
职 称：教授 ( 博导 )
专业：物理化学
系所：胶体与界面化学研究所
电 话：(86)-(0)**
传 真：(86)-(0)**
地 址：济南市山大南路27号
E-mail：zhrj@sdu.edu.cn
主要使用分子水平上的组装技术研究稀土发光材料的宏观性能与微纳米结构之间的内在科学联系，以及石墨烯材料的构效关系. 结合原子力显微镜、共聚焦激光扫描显微镜、扫描电镜、荧光显微镜、布儒斯特角显微镜等现代显微测试方法和激光诱导荧光光谱等基本光谱学手段研究生物分子等功能体系在气/液界面、有序点阵固/气界面上的自组织结构，以及在溶液中微胶囊的构筑与融合. 作为第一作者或通讯作者，已在国内外核心学术期刊上发表学术论文60余篇，影响因子大于3.0的12篇. 此外，有70余篇论文被收入国际（或全国）学术会议论文摘要集. 申报了3项发明专利，全部被授权. 截至2014年5月，论文在SCI检索的国际期刊等论著上被国内外同行他引230次，其中在SCI核心期刊被他引160次. 承担完成国家级、省部级、校级科研基金十余项共约170万元，参加国家级、省部级科研基金项目共约1000多万元.
自1999年与美国、德国、日本、英国、加拿大、韩国、俄罗斯、台湾等国家或地区著名科研机构开展实质性学术合作交流. 作为主要联系人，已邀请以上国家的13名专家学者来山大讲学交流. 已应邀参加20次国际学术会议并应作口头报告. 受山东大学公派，曾6次赴德国（包括为期两年的洪堡科研项目研究）开展共4年半的合作.
为以下学术期刊审稿：中国期刊《中国科学》、《科学通报》、《无机材料学报》；美国化学会期刊ACS Nano, Chem. Mater., ACS Appl. Mater. Interf.；美国Wiley & Sons出版公司期刊ChemSusChem；Elsevier出版社期刊Colloids Surf. A, Colloids Surf. B, Chem. Eng. J., J. Rare Earths；世界图书出版公司期刊Int. J. Nanosci；美国科学出版社American Scientific Publishers期刊J. Nanosci. Nanotechnol., Sci. Adv. Mater.；英国皇家化学会期刊Chem. Commun., RSC Adv.; 英国Future Science Group出版社期刊Nanomedicine; 德国Springer出版社期刊Colloid Polym. Sci., J. Polym. Res..
入选《山东省专业技术外语人才库》和以下基金项目评委：国家自然科学基金、山东省自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金、“教育部”国家科技奖励评审专家、教育部“留学回国人员科研启动基金”、霍英东青年教师基金及青年教师奖、中国博士后科学基金、科技部科技型中小企业技术创新基金等.
【学习及工作经历】 1995/09-1998/06，山东大学，化学学院，博士
1992/09-1995/06，山东大学，化学学院，硕士
1988/09-1992/06，山东大学，化学学院，学士2009/12至今， 山东大学，胶体与界面化学教育部重点实验室，教授
2000/9-2009/12，山东大学，胶体与界面化学教育部重点实验室，副教授
1998/7-2000/09，山东大学，胶体与界面化学教育部重点实验室，讲师
2002/9-2004/09，德国莱比锡大学实验物理系II/德国马普胶体与界面科学研究所界面系，亚历山大?冯?洪堡基金会资助访问学者
2007/6-2008/12，德国马普胶体与界面科学研究所界面系，马普基金资助访问学者


【主讲课程】 讲授《物理化学实验》（本科生课程）、《应用胶体化学》、《胶体化学》（本科生课程）、《胶体与界面化学研究方法》（硕士生课程）、《现代仪器应用（大型仪器）》（硕士生课程）、《表面活性剂物理化学》（硕士生课程）、《胶体与界面化学进展》（博士生课程）。


【研究领域和兴趣】 1．）界面化学与有序分子膜，微/纳米结构，表面和界面现象，基于Langmuir-Blodgett（LB）膜技术或layer-by-layer（LbL）技术的自组装与自组织；
2．）功能微胶囊的构建与物化性能调控；
3．）高分子物理；
4．）荧光稀土配合物的合成与分子组装；
5．）作为药物载体和电极组件的石墨烯材料；
6．）原子力显微镜（AFM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、共焦显微拉曼光谱；
7．）软刻蚀（soft lithography）
【本人研究生从事的工作领域】
　　政府机构、国内外高等学校、化工外贸、医药集团、油田
【主要论著】
以下论文皆为第一作者或通讯作者：
1. Zhang, Renjie; Shang, Juanjuan; Xin, Jing; Xie, Beibei; Li, Ya; M?hwald, Helmuth, Self-assemblies of luminescent rare earth compounds in capsules and multilayers, Adv. Colloid Interface Sci. 2014, 207, 361-375.
2. Xin, Jing; Zhang, Renjie; Hou, Wanguo, Aggregation inhibition for graphene oxide nanosheets in polyelectrolyte solutions and the assembly of nanocapsules with graphene oxide nanosheets as template, J. Mater. Chem. B, 2014, 2 (23), 3697-3704.
3. Xin, Jing; Zhang, Renjie; Hou, Wanguo, Assembly of gold nanoparticles on like-charge graphene oxide for fast release of hydrophobic molecules, RSC Adv. 2013, 4 (12), 5834-5837.
4. Zhang, Renjie; Xin, Jing; M?hwald, Helmuth, Fabrication of fluorescent chitosan-containing microcapsules, MATEC Web of Conferences 2013, 4, 01001.1.
5. Zhang, Renjie; Li, Wenhua; Li, Lu; Jin, Wenrui; M?hwald, Helmuth; Sui, Weiping, Calcium-containing disk pattern from microspheres of chitosan with alginate, Thin Solid Films 2012, 520 (19), 6165-6169.
6. Zhang, Renjie; Li, Wenhua; M?hwald, Helmuth; Sui, Weiping; Wang, Zhipeng; Gao, Changyou, Shell modulation by tailoring substituents in chitosan for lbl-assembled microcapsules, J. Colloid Interface Sci. 2012, 372, 40-44.
7. Zhang, Renjie; K?hler, Karen; Kreft, Oliver; Skirtach, André; M?hwald, Helmuth; Sukhorukov, Gleb, Salt-induced fusion of microcapsules of polyelectrolytes, Soft Matter 2010, 6 (19), 4742-4747.
8. Wang, Cui; Zhang, Renjie; M?hwald, Helmuth, Micelles as “fluorescence protector” for an europium complex in microcapsules, Langmuir 2010, 26 (14), 11987-11990.
9. Zhang, Renjie; M?hwald, Helmuth; Kurth, Dirk. G., One-step formation of straight nanostripes from a mammal lipid-oleamide directly on highly oriented pyrolytic graphite, Langmuir 2009, 25 (4), 2290-2293.
10. Zhang, Renjie; Lu, Deming; Lin, Zhenguang; Li, Lu; Jin, Wenrui; M?hwald, Helmuth, Enriched encapsulation and fluorescence enhancement of europium complexes in microcapsules, J. Mater. Chem. 2009, 19 (10), 1458-1463.
11. Cui, Jiwei; Zhang, Renjie; Lin, Zhenguang; Li, Lu; Jin, Wenrui, The effect of temperature and solvent on the morphology of microcapsules doped with a europium beta-diketonate complex, Dalton. Trans. 2008, (7), 895-899.
12. Zhang, Renjie; Cui, Jiewei; Lu, Deming; Hou, Wanguo, Study on high-efficiency fluorescent microcapsules doped with europium beta-diketone complex by lbl self-assembly, Chem. Commun. 2007, (15), 1547-1549.
13. Zhang, Renjie; Yang, Kongzhang; Li, Junbai; Hu, Jifan, A luminescent samarium complex in ring microstructure in LB films, Chem. Lett. 2001, (3), 276-277.
14. Zhang, Renjie; Krüger, Peter; Kohlstrunk, Bernd; L?sche, Mathias, Self-organized lateral patterning of a rare earth complex and stearic acid in langmuir films, ChemPhysChem 2001, 2 (7), 452-457.
15. Zhang, Renjie; Yang, Kongzhang; Hu, Jifan; L?sche, Mathias, Fluorescence microscopy observation of self-organized microstructure formed by a rare earth compound, Science in China Series B-Chemistry 2001, 44 (6), 634-640.
16. Zhang, Renjie; Zheng, Suping; Wang, Mingqiang; Yang, Kongzhang; Li, Junbai; Hu, Jifan, Self-organized ring pattern of a samarium complex in Langmuir-Blodgett films, Thin Solid Films 2001, 396 (1-2), 229-234.
17. Zhang, Renjie; Yang, Kongzhang; Hu, Jifan, Fluorescence and the relevant factors of organized molecular films of a series of atypical amphiphilic beta-diketone rare earth complexes. In Novel methods to study interfacial layers – Studies in Interface Science, M?bius, D.; Miller, R., Eds. Elsevier Science B. V.: 2001, 11, 151-164.
18. Zhang, Renjie; Yang, Kongzhang, Monolayer aggregation of a series of atypical amphiphilic beta-diketone rare earth complexes at air/liquid interface, Colloids Surf. A 2001, 178 (1-3), 177-186.
19. Zhang, Renjie; Yang, Kongzhang, Fluorescence character of rare earth complex with high efficient green light in ordered molecular films, Langmuir 1997, 13 (26), 7141-7145.
【科研项目】

在研项目：


　　1)（项目负责人）国家自然科学基金项目--基于单分散氧化石墨烯药物控释胶囊的构建与特性研究(批准号：**，2013.1.1-2016.12.31，80万元)。
　　2)（第一参加者）教育部高等学校博士学科点专项科研基金（优先发展领域）项目--抗肿瘤药物-LDHs纳米杂化物的制备、修饰及性能研究(2011.12.15-2014.12.31，40万元)。

作为项目负责人承担完成下列项目：


1) 山东大学自主创新基金项目（交叉学科培育项目）--超高射频*****（2011.6-2013.12，37万元)。
　　2) 山东省自然科学基金项目--微囊中胶束对稀土配合物的荧光保护（编号：ZR2010BM039，2010.11 - 2013.11，6万元)；
　　3) 科技部中国-斯洛文尼亚政府间科技合作项目--表面的物理化学性能研究（2009.06 - 2011.06）；
　　4) 教育部留学归国基金项目--稀土配合物硅胶复合薄膜体系中的微纳米结构与荧光特性（2006.1 - 2008.12，2.5万元）；
　　5) 第八届霍英东青年教师基金项目--复合体系中稀土配合物微/纳米结构的调控与荧光（2002.3 - 2005.3，2 万美元）；
　　6) 国家自然科学基金项目--稀土配合物微/纳米自组织结构的调控及其荧光（2002.1 - 2004.12，18 万元）；
　　7) 高等学校骨干教师基金项目--稀土配合物薄膜及超薄膜的研究（2000.6 - 2002.6，12 万元）；
　　8) 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目--高光效稀土化合物纳米环的组装与应用研究（2000.11 - 2002.12，10 万元）；
　　9) 山东大学青年科学基金项目--有序分子膜中稀土配合物聚集体的研究（2001.1 - 2002.12，1.5 万元）；
　　10) 东南大学分子与生物分子电子学教育部重点实验室开放课题项目-稀土化合物超薄膜中聚集体的研究（2001.5 - 2002.12，5000 元）；
　　11) 教育部引智项目--稀土聚合物无机/有机杂合体的自组装（2001.1 - 2001.12， 3 万元）；
　　12) 国家外国专家局引进国外技术、管理人才项目-功能性高分子微纳胶囊的研究（2005年，11万元）。

作为主要参加者，参与完成下列科研项目：


　　1) 第三参加者，山东大学自主创新基金项目（交叉学科培育项目）--微生物脱硫酶结构功能的开发、设计模拟与脱硫机制的研究（2009.12 - 2012.12，40万元）；
　　2) 第三参加者，国家自然科学基金重点项目--有序分子的界面组装性质及组装体的功能研究（2006.1 - 2009.12，180万元）；
　　3) 第一参加者，国家自然科学基金项目--手性微环境中脂肪酶催化拆分手性醇的研究（2000.1 - 2002.12，12万元）；
　　4) 第三参加者，山东省高技术产业发展项目--钛酸盐电子陶瓷粉体材料水热法生产技术的研究（1999.1 - 2001.12，80万元） ；
　　5) 第六参加者，十五国家科技攻关计划项目--低温、快速破乳剂研究（2001.12 - 2003.12，200万元）。


【科研成果】 Langmuir-Blodgett（LB）膜技术具有膜中分子有序性可通过多种参数进行准确调控等特点，可根据需要设计、实现分子水平上自组织微结构的构筑. （layer-by-layer） LbL胶囊技术于上个世纪九十年代末由德国马普胶体与界面科学研究所的Donath博士等人发明（Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2202-2205），在胶粒模板外面交替沉积多层聚电解质分子得到. 胶囊的性能可通过内核模板材料、聚电解质等壁层分子、温度、酸碱度等多种实验技术参数进行调控，因而LbL胶囊技术在短短十三年的时间里发展迅速，国际同行日益加大对该领域的重视程度. 这是一个分子自组装的新方法，结合高精密测试技术（原子力显微镜、共焦激光扫描显微镜、电镜等现代高分辨精密仪器和荧光光谱、拉曼光谱）可得到研究对象的分子自组装机理，在微纳米技术、生物医用材料、特种功能材料等领域具有广阔的发展前景.
　　本人自1992年师从杨孔章教授从事LB膜的研究；2005年起在山东大学开展LbL微胶囊的研究. 熟练掌握LB膜和LbL分子自组装技术的关键细节. 对课题组的工作进行总结，并结合这两种技术的研究进展，撰写了题为“Self-Assemblies of Luminescent Rare Earth Compounds in Capsules and Multilayers”的综述论文（Adv. Colloid Interface Sci. 2014, 207, 361-375.）.
　　稀土离子的特殊结构使其在发光、磁性、催化、气敏传感、超导等材料中发挥重要作用. 在众多功能中发光性能尤其突出. 处于内层的4f电子受到外层5s²、5p⁶电子的屏蔽，受环境影响很小，谱峰尖锐，单色性好. 稀土配合物对紫外光具有很大的吸收效率，并可向稀土离子发生高效能量传递，是一种潜在的激光材料，因而自二十世纪六十年代以来得到持续研究.


（1）：稀土配合物Langmuir-Blodgett膜
　　使用荧光显微镜（fluorescence microscopy, FM）研究了稀土配合物Eu（TTA）₃Phen在气/液界面上单分子膜中的相变过程（图1）（ChemPhysChem., 2001, 2, 452-457.），揭示了偶极-偶极相互作用对稀土配合物自组装结构的形貌影响，为发光性稀土配合物在生物荧光免疫分析、显示器件、背景照明、防伪技术等方面的应用提供理论指导.

（2）：稀土配合物荧光微胶囊的荧光增强及结构及调控
（2.1） 稀土配合物荧光微胶囊的组装
我们以LB二维有序分子膜中稀土配合物微结构的研究经验为基础，从二维提升到三维，用LbL技术在胶粒表面组装稀土配合物：以三聚氰胺甲醛缩聚物微球为内核模板，先后沉积聚电解质聚烯丙基氯化铵、聚苯乙烯磺酸钠和稀土配合物，得到含稀土配合物的实心微胶囊和空心微胶囊；与平板LB膜层相比，单位体积三维微球壁上的稀土配合物含量显著增大.（图2） （Chem. Commun., 2007, （15）, 1547-1550.）


该工作使用LbL技术在三维微球上组装稀土配合物，与平板二维膜层相比，稀土配合物的含量显著增大. 同时，相对于国外同行文献报导的摩尔吸光系数小（10² cm^-1×mol^-1）的稀土无机盐的荧光微胶囊（J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19109.），本文构建的稀土配合物微胶囊具有荧光强度大的优势. 由于有机配体的存在，稀土配合物的摩尔吸光系数（10⁵ cm^-1×mol^-1）是稀土无机盐的上千倍. 故本文是一种通过摩尔吸光系数提高稀土微胶囊荧光的策略.
（2.2） 生物大分子为主要壁材的稀土配合物荧光微胶囊
通过LbL技术组装了生物大分子（季铵壳盐取代基聚糖QACS/海藻酸钠） 胶囊，并在胶囊中引入稀土配合物Eu（DBM）₃Phen（DBM、Phen分别为二苯甲酰甲烷和1,10-菲罗啉）. 研究了这种生物大分子微胶囊的结构和荧光. 微胶囊的共焦激光扫描显微镜（CLSM）的荧光模式和透射模式结果表明，碳酸钙微粒模板内核分解后微胶囊完好无损. Eu（DBM）₃Phen在生物大分子微胶囊中均匀分布，紫外线照射下发出稀土离子的特征强荧光. 由于生物大分子存在大量羟基，微胶囊与载玻片通过氢键结合力较强，即使水冲洗也不易脱落. 溶解去除碳酸钙微粒模板内核后，含稀土配合物的生物大分子微胶囊的单层壁厚为3.0 nm. 论文发表在SCI检索的开源电子期刊（http://www.webofconferences.org/, MATEC Web of Conferences, 2013, 4, 01001.）上.
（2.3） 稀土配合物荧光微胶囊的荧光增强
（2.3.1） 富集产生的荧光增强
　　通过使用比表面大且具有空腔的碳酸锰微球为内核模板，碳酸锰在壳层中和微胶囊内部皆富集稀土配合物；实现了由于内核富集稀土配合物促成的荧光增强. （图3）（J. Mater. Chem., 2009, 19, 1458 - 1463.）


（2.3.2） 胶束保护效应促成的荧光增强
在多孔内核上自组装含稀土配合物的胶束. 铕配合物被富集在疏水性的胶束内核，铕离子的激发态能量无法向胶束外水分子的高能O-H键进行能量传递，因此铕离子的激发态能量更多地以荧光形式释放，从而观察到胶束保护效应促成的荧光增强效应. （图4）（Langmuir, 2010, 26, 11987–11990.）


研究了加热和溶剂对稀土配合物掺杂微胶囊形貌的影响：热处理后，微胶囊收缩、壁厚增大；使用乙醇作溶剂，微胶囊形貌基本可被复原. 实现了对微胶囊壁厚和直径的调控. （图2）（Dalton Trans., 2008, （7）, 895-899.）


（3）：微胶囊的结构调控
（3.1）：微胶囊的融合
研究了盐对微胶囊融合的决定性影响. 在氯化钠溶液浓度的改变过程中实现了（聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠组成的）微胶囊的融合. 两个相连微胶囊的形状经历花生形-扁圆球-圆球变化过程. 内核里的中性聚合物分子通过扩散互相混合，但不发生外泄. 这类融合具有广泛的科学意义和重要的应用价值，微胶囊内部发生的组分间混合将有助于深刻理解生命体系细胞内转染机理，实现科学调控微区化学反应制备新材料、靶点控制药物释放. （图5） （Soft Matter 2010, 6, 4742-4747.）


（3.2） 荧光微胶囊的壁厚调控
　　以原子力显微镜（AFM）为主要表征手段，研究了不同取代基裁剪壳聚糖分子成功调控微胶囊的壁层结构（形态和壁厚）的方法. 空心（HPCS/SA）n（n =5，7，9）胶囊壁厚是（QACS/SA）n（n =5，7，9）胶囊壁厚的3倍多 （HPCS：羟丙基壳聚糖; QACS：季铵盐壳聚糖; SA：海藻酸钠）. 探讨了裁剪取代基调控壳层厚度的机理：HPCS因其中性-NH2取代基采取线团分子链构象，而QACS因其带正电的-N（CH₃）₃⁺取代基采取舒展分子链构象存在. 使用层层（LbL）自组装技术制备的微胶囊壁层超薄（每层厚度为1-10nm可控），故可用AFM研究分子裁剪法调制胶囊壁厚；而混合CS、SA和CaCl₂制备胶囊的传统技术，其每层壁厚度在微米范围，无法用AFM研究. 这些层层自组装技术制备的壁厚可调的微胶囊，为药物输送和缓释等应用提供重要指导意义.（图6） （J. Colloid Interface Sci. 2012, 372, 40-44.）




（4）：生物分子的自组装多级结构
用原子力显微镜研究了在高定向热解石墨（HOPG）上调控得到的油酰胺纳米多级结构，揭示了周期性碳原子点阵基底和分子间氢键对生物不饱和分子的自组装结构的诱导控制机理. 由于HOPG基底只有短程作用势，存在于最顶层的70-300nm长直纳米带彼此分离；直接排列在HOPG上的纳米带彼此紧密相连，重复周期是3.8nm，由氢键连接相连两列油酰胺分子组成；呈现多级结构的纳米带彼此取向角为n60±8 ° （n = 1-2），反映了HOPG基底的碳原子阵列有序性. （图7） （Langmuir, 2009, 25, 2290-2293.）


（5）：氧化石墨烯与聚电解质的相互作用
（5.1）：抑制氧化石墨烯纳米片在聚电解质溶液中的聚集
氧化石墨烯（graphene oxide，GO）是当前多学科的热点研究对象. 然而GO在大分子溶液中存在严重聚集倾向，对此我们根据Debye-Hückel理论提出了一种应对策略. 通过选择小分子量聚电解质且使用适当浓度的盐溶液，有效抑制了大分子对GO的桥联，提高了GO在大分子溶液中的稳定性. （图8）（J. Mater. Chem. B, 2014, 2, 3697-3704.）.


（5.2）：氧化石墨烯纳米片为模板的纳米胶囊
在此基础上，用LbL技术制备了GO为内核模板的纳米胶囊，并在胶囊壁上组装金纳米粒子（gold nanoparticles, AuNPs）. 在远程近红外光辐照下，AuNPs吸收近红外光，使GO内核上负载的疏水药物紫杉醇（paclitaxel, PTX）快速释放. 胶囊结构为（GO+PTX）/（PAH/AuNPs）/PAH，其中PAH为聚烯丙基氯化铵. 该文巧妙地利用LbL技术，发挥带正电荷的PAH的物化特性. 内层PAH发挥将其内部GO与外部AuNPs组装在一起的功效；外层PAH包裹AuNPs，稳定AuNPs，防止其脱落. 解决了难以使用厚度不足1μm的GO为内核模板组装胶囊的基本问题，同时克服了由于GO与疏水药物的π-π堆积、氢键等相互作用导致的只有远低于癌细胞pH值时药物才能释放的问题（图9）（RSC Adv. 2013,4, 5834–5837）.







【所获专利】

　　1) 国家发明专利：无疏水烃链稀土化合物薄膜的制备方法；发明人：张人杰等；专利权人：山东大学；授权公告日：2008年1月9日。
　　2) 国家发明专利：高效绿光稀土化合物薄膜的制备方法；发明人：张人杰等；专利权人：山东大学；授权公告日：2007年12月5日。
　　3) 国家发明专利：含高光效稀土配合物微胶囊的制备方法；发明人：张人杰等；专利权人：山东大学；授权公告日：2008年12月24日。



【联合培养情况】
【拟招收研究生情况】 2015年拟招收硕士学位研究生2人. 欢迎胶体与界面化学、物理化学、仪器分析和英语基础好的同学加入！将使用分子水平上的Layer-by-Layer (LbL)自组装技术，研制在荧光免疫分析等领域意义重大的、生物兼容性优异的石墨烯材料和稀土配合物微胶囊，通过原子力显微镜、共焦激光扫描显微镜、电镜等现代高分辨精密仪器和荧光光谱、共焦显微激光拉曼光谱等手段研究分子自组装机理.