自组装聚电解质是由小分子组装单元通过弱相互作用力(非共价键作用力)形成的超分子聚合物,并且在溶液中可以电离为表面带电的聚离子和带相反电荷的反离子。自组装螺旋聚电解质,即具有螺旋结构的自组装聚电解质。它既保留了自组装体系的超分子特性又带来了表面电荷非均匀分布以及绕轴向旋转等螺旋结构的特点,提供了研究水溶液中聚电解质相互作用以及聚集行为的独特的模型体系。同时由于其与生物大分子比如普遍研究的DNA具有相类似的结构特性等因素受到科学工作者的广泛关注。众多关于螺旋聚电解质的研究工作仅仅关注小分子单元形成单个超分子结构的行为,即自组装的初级结构。然而如何让自组装初级螺旋聚电解质形成更高级的周期结构的机制以及影响因素等相关方面的研究仍处于起步阶段。基于以上背景,本论文工作以自主合成的C3对称三羧酰胺分子在水溶液中形成的自组装螺旋带电纳米管作为研究对象系统的研究了其在稀溶液中的介观相行为;更高级四方周期结构的形成机制以及结晶过程;同时研究了自组装带电螺旋纳米管形成的四方结构对反离子的种类、大小等性质的响应。主要研究内容及结果如下:1.研究了稀溶液中超分子自组装螺旋纳米管的介观相行为,以及相行为对陈化时间和外加离子的响应。超分子螺旋纳米管在水溶液中首先形成短程位置有序、角向无序的中间态六角液体相。通过增加陈化时间或者引入NaCl盐,中间态的六角结构会转化为稳定的位置高度位置有序的四方相。中间态对初态溶液的状态比如溶液的浓度、反离子的种类非常敏感。从六角结构到四方相的转变是由于角向关联以及带电螺旋纳米管沿着轴向的相对旋转造成的。角向关联来源于带电螺旋结构间静电相互作用的角向作用部分。稳定态的四方结构并不会随着离子浓度,反离子的种类等发生显著变化。与生物大分子以及胶体结晶相比,在我们体系中观察到的缓慢的结晶过程以及稳定的终态为溶液中制备结晶材料提供了新的思路。不仅有助于深入理解聚电解的相行为而且对溶液中软物质的组装过程有广泛的指导意义。2.系统地研究螺旋带电超分子纳米管形成长程有序结构的机制以及结晶过程。棒状的超分子带电纳米管如何由均匀的纳米管溶液组装形成稳定的四方聚集体。研究了溶液的浓度对超分子带电螺旋纳米管的结晶过程的影响。反离子在带电螺旋纳米管结晶过程中所发挥的作用,以及超分子带电螺旋纳米管如何通过调控角向的旋转来实现调控角向关联。溶液中的超分子纳米管经历短程位置有序、二维长程位置有序及角向有序调整的结晶过程最终获得三维长程位置有序多级结构,在溶液中形成独特稳定的四方相。结果对理解溶液中的结晶过程以及液晶相行为的调控具有重要的借鉴意义。3.对比研究两种不同的反离子对稳定的四方晶格的影响。出乎意料的,在共离子相同的条件下体积较小的、亲水的、与带电螺旋纳米管表面的羧酸基团有较强亲和力的碱金属阳离子会导致带电螺旋纳米管形成的四方晶格发生各向异性的膨胀,并且膨胀的程度与反离子与羧酸基团的亲和程度呈正相关。在此情形下,共离子会不同程度的影响四方晶格内部的有序程度。然而当用体积较大的、疏水的、与带电螺旋纳米管表面的羧酸基团亲和力较差的季铵阳离子替换单价的碱金属阳离子时四方晶格发生各向同性的收缩并且无共离子效应。以上结果说明在高度带电的,紧密排列的聚电解质体系中存在非常明显的离子关联,独特的离子效应不仅对于强静电作用下的离子特异性有借鉴意义而且可以用来指导通过离子调控聚电解结构的相关生命科学过程。