组装是指结构单元（如分子、纳微米材料、或更大尺度的物质）通过非共价相互作用形成有序结构的过程。当结构单元为分子时，通常称为分子组装。组装又可分为自组装与助组装。在不受系统外界干预的情况下的组装为自组装；在外力、外场，以及其他结构单元的辅助下的组装为助组装，包括场助组装、模板组装、共组装以及催组装等。

分子组装，尤其是分子自组装，是超分子化学的关键概念。组装基元间的相互作用通常为氢键、金属配位、范德瓦耳斯力、π-π堆砌、静电相互作用等非共价相互作用；组装基元可以为各种两亲化合物、核酸、蛋白、大环与客体分子、纳米粒子和宏观尺度的物质；通常可获得胶体、胶束、囊泡、液晶、朗缪尔单层膜等多种有序结构。分子组装可经由外力、外场进行调控，例如光、电、磁、声、热、力等；也可利用其他结构单元调控组装的速率与路径，即所谓的催组装，实现组装的高效可控。

从热力学的角度，组装又可分为平衡态组装和非平衡态组装。平衡态组装是处于整体或局部热力学平衡且不耗散能量的过程。尽管有序结构的形成可能需要能量（如搅拌、退火等），但结构一旦形成就稳定了。大多数关于自组装的研究都集中在此类组装。非平衡态组装是指结构单元形成的组装体必须耗散外界输入的物质、能量才能保持稳定的组装过程。非平衡态组装在细胞等生命体中广泛存在。

分子组装是化合物从分子走向材料的关键步骤之一，经分子组装构筑的材料在刺激响应材料、自修复材料、光电功能材料以及生物医用材料等领域获得广泛应用。例如：

①自组装单分子膜。分子自组装膜，特别是自组装单分子膜，实际应用于电子仪器制造、塑料成型、防蚀层、生物传感器等领域。

②自组装光电功能材料。共轭分子经自组装可制得高迁移率和高光伏性能的光电功能组装体。经精确调控组装基元以及组装体结构，实现材料光电性质的可设计、可调控。

③生物医用材料。分子组装材料在生物医用材料领域具备广阔的应用前景。刺激响应的囊泡、胶束、胶囊等组装体在药物靶向输运与可控释放领域获得深入研究；基于生物分子如酶、DNA、磷脂等构筑的组装体在生物检测与传感、基因治疗等领域获得广泛应用。

经由分子自组装构筑的组装体通常成分较单一，结构和功能较简单。发展可控组装的新方法，实现多组分、多级次、具高级功能的复杂组装体的可控构筑，是分子组装领域面临的重大挑战。生命体内众多的精巧复杂的分子组装，需要生命体系内很多其他分子的参与、协助与调控完成，而非仅依靠组装基元之间的热力学自发过程完成。发展以催组装为代表的高效助组装的新方法，是解决这一重大挑战的有效途径之一。

已进行的大多数研究还集中在自组装体系，获得的组装体多处于热力学亚稳态或平衡态，难以展现出类似生命组装体的各种“生命活性”，如自复制、自适应、协同与竞争等。构筑非平衡态组装体系，使人工组装体进一步向生命组装体靠近，是未来分子组装研究的一大趋势。

分子组装尽管在众多领域中展示出了广泛的应用前景，但大多数的应用还是概念验证，真正实现市场化的产品应用尚不多见。如何进一步推动分子组装的研究从功能材料走向应用材料，是分子组装研究面临的严峻挑战，也是确保此领域得以不断前行的动力。