自组装是组装基元通过弱键相互作用自发地形成有序结构的过程.大量组装基元间的动态吸引和排斥作用,以及它们在更大时空尺度上展现出来的协同效应,导致了从原子分子到宇宙天体等各个层面上的新物质和新功能的产生.研究单个基元在一定空间和时间上的动态行为对于揭示组装基元间的弱键相互作用的本质和协同规律有重要意义.由于具有高亮度和高光稳定性的金纳米粒子是迄今为止能够以非侵入光学成像技术长期观测的最小组装基元,课题组长期致力于发展具有高空间分辨率和高时间分辨率的非荧光成像技术,进而在纳米尺度上实时原位考察单个纳米金的动态行为.开发了一系列新型暗场成像技术，能够在复杂环境下实现单个金纳米粒子的平移、旋转及光谱变化行为的示踪。在应用这些技术监测纳米金与所处体系的相互作用过程中，注意到一些似乎无法用经典模型解释的新现象，对这些现象的深入思考将有助于从新的角度揭示自组装过程的本质和规律。