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上海大学贾林《Angew》:溶液中共组装制备不对称性放大的层级纳米结构

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-10-16 07:50

正文

自然界中广泛存在的层级不对称结构因其独特的功能引起了人们极大的兴趣，这些多尺度上的精巧结构通常是由手性分子在各种协同作用下的不对称传递和放大的结果。受此启发，近年来研究制备具有手性特征的材料成为热点，该类材料已被发现在智能识别、生物医用、电子传感等领域有着广泛的应用潜力。然而，构建人工手性不对称结构，尤其是开发类似于自然界中通过非共价相互作用形成的多层级的手性结构，仍然面临巨大挑战。

近日，上海大学材料科学与工程学院贾林课题组提出了一种可进行手性层级纳米结构调控的共组装策略。通过将液晶嵌段共聚物(LC-BCP)与不同手性双亲分子进行共组装，成功制备了具有手性特征的“千足虫”状纳米纤维、超螺旋纤维、椭球囊泡以及超螺旋多层囊泡等多种层级组装结构(图1)。该工作以“Fabrication of Hierarchical Nanostructures featuring Amplified Asymmetry through Co-assembly of Liquid Crystalline Block Copolymer and Chiral Amphiphiles”为题发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》(DOI：10.1002/anie.202417573)。上海大学材料学院博士生卢悦为论文第一作者，贾林副研究员为论文的通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金的资助。

图1、(a)液晶嵌段聚合物和手性双亲分子的结构式及示意图; (b)层级组装结构的TEM照片及模型示意图

通过这种共组装策略，嵌入到LC-BCP中的手性双亲分子不仅实现了对液晶排列有序度的精准调控，而且促进了组装体结构不对称性的有效传递和放大。此外，双亲分子中氨基酸疏水侧基的改变实现了共组装结构由一维纤维到三维囊泡的转变，而氨基酸的连接顺序则是调节组装结构螺旋化的关键(图2)。

图2、液晶嵌段聚合物和手性双亲分子的协同效应及层级结构模型示意图

该论文深入探讨了聚合物与手性小分子的共组装行为，研究结果进一步丰富了人们对手性层级表达和调控的理解，尤其是不对称性放大与纳米结构转变之间的关系。这些研究为构建功能层级纳米材料以及纳米结构的精准调控提供一个新的思路。

来源：高分子科学前沿

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