【材料】耶鲁大学钟明江团队：通过混合接枝嵌段共聚物快速获得多样性多组分层级纳米结构

CBG资讯 · 公众号 · · 2022-10-09 10:31

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理想的材料设计策略是通过有限的建造模块设计并合成出丰富的多功能材料，如依靠二十种氨基酸构筑出功能丰富的人体蛋白质，其精确定义的单体结构决定着链构象和自组装结构。然而，某种程度上由于以序列定义的方式组装建造模块的能力有限，因此在合成材料中很少研究这种序列-结构-功能关系。

近日，美国耶鲁大学钟明江教授团队以混合接枝嵌段共聚物（mGBCP）为建造模块开发出制造多组分层级纳米结构的普适性新方法，该方法仅仅依靠三到四种聚合物建造模块即可构筑出多样性的晶格参数可调的“相在相中”的层级纳米结构（图1）。

图1. 基于mGBCP构建多组分层级纳米结构示意图。（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

首先大分子单体A和B无规共聚得到第一嵌段(A-ran-B)，然后加入另一大分子单体C，制备出两嵌段共聚物(A-ran-B)-b-C（大分子单体A、B和C见图1）。由于热力学不相容，侧链A与B发生分子内相分离，构成亚相结构，其界面法线防线垂直于分子的主链方向；侧链A/B作为一个整体与侧链C构成的第二嵌段进一步发生相分离，构成大相结构，其相界面法线防线平行于分子的主链方向。调节大分子单体A/B的比例可以调节亚相形貌，如由层状相转变为柱状相；调节大分子单体C相对于A/B的聚合度可以调节大相形貌，如由层状相转变为柱状相（图1）。

最后，可以调控大分子单体A、B和C的聚合顺序构筑出更加多样性纳米结构相畴，证实合成方法的普适性，并且可以通过引入第四种大分子单体构筑出更加复杂的多组分层级纳米结构，即(A-ran-B)-b-(C-ran-D)分子刷嵌段共聚物构建的层级相形貌（图2）。

图2. 多样性纳米结构相畴构筑及四种大分子单体构筑更加复杂的层级纳米结构。（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

论文信息

Rapid Access to Diverse Multicomponent Hierarchical Nanostructures from Mixed-Graft Block Copolymers

Ruiqi Liang, Qingliang Song, Ruipeng Li, An N. Le, Xiaowei Fu, Yazhen Xue, Xiaoyu Ji, Weihua Li, Mingjiang Zhong

该工作的研究团队包括耶鲁大学博士研究生梁芮绮，An Le，符笑伟（现为四川大学助理研究员），薛雅珍，纪小宇，美国Brookhaven国家实验室Dr. Ruipeng Li，复旦大学高分子科学系李卫华教授及其博士研究生宋青亮。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202210067

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