中国人民大学金朝霞课题组在溶剂交换自组装形成嵌段共聚物盘状结构方面取得新进展

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通过简单便捷的构筑途径，如自组装方法，形成复杂的多级结构是纳米技术领域一个重要的课题。自然界提供了很多功能化多级结构的模型。例如叶绿素类囊体，由二维的纳米圆盘堆积行成的三维圆柱状结构，是一种具有特殊功能的多级自组装结构。在两亲性嵌段共聚物的溶液自组装过程中，这种复杂的二维/三维多级结构的控制比较困难。不仅如此，单是形成纳米盘状的结构基元，通常也对嵌段共聚物的链结构有特殊要求（如结晶性等）。这极大地限制了我们对类囊体样多级纳米结构的深入理解和利用。 

中国人民大学金朝霞教授课题组首次报道以酒石酸水溶液为非溶剂，通过简单的溶剂置换过程得到二嵌段共聚物（聚苯乙烯-b-聚二乙烯基吡啶，PS-b-P2VP）的纳米盘结构。他们发现在溶剂交换形成的微液滴的限域空间中，嵌段共聚物先自组装形成与类囊体相似的堆叠盘状结构，然后随溶剂性质的改变而不断解组装，转变成独立的纳米盘。溶剂置换过程中酒石酸与嵌段共聚物的相互作用决定堆叠盘状结构的形成；而堆叠结构的解离是溶剂性质的不断变化——即水与酒石酸含量不断增加造成的。在此溶剂置换过程中，自下而上的自组装与自上而下的解组装合二为一。该方法简单便捷，所得的纳米圆盘结构稳定，这为后续利用嵌段共聚物纳米盘进行深入研究提供了一个有用的平台。

图1.(a)在溶剂交换过程中PS_34k-b-P2VP_18k嵌段共聚物自组装结构的演变示意图。（b-h）随D-TA滴加量的增加，PS_34k-b-P2VP_18k自组装形成的纳米结构扫描电镜照片。

图2. (a-b) PS_34k-b-P2VP_18k (D-TA)堆积盘状结构的透射电镜照片。(b)分离的盘状纳米结构包埋在环氧树脂进行切片后的透射电镜照片。(c) PS_34k-b-P2VP_18k(D-TA) 纳米盘结构切片并染色的示意图。(d) PS_34k-b-P2VP_18k (D-TA)组装纳米结构与D-TA，PS_34k-b-P2VP_18k三者的红外光谱比较。(e) PS_34k-b-P2VP_18k (D-TA)纳米盘以及PS_34k-b-P2VP_18k水中形成胶束的分散液的Zeta电位比较。(f) 以不同手性的D-TA /L-TA分别制得的PS_34k-b-P2VP_18k (D-TA)与PS_34k-b-P2VP_18k (L-TA)纳米盘分散液的圆二色谱比较。

以上相关成果发表在Macromolecules (Macromolecules, 2020, DOI: 10.1021/acs.macromol.0c01185)上。论文第一作者是中国人民大学化学系博士生张秋雅，论文通讯作者是中国人民大学化学系金朝霞教授。

论文链接：

https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c01185

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