香港科大唐本忠院士/韩磊教授团队JACS Au封面: 光响应聚磺酸酯的简易合成与多功能应用

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光响应聚合物的性质在外界光源刺激下能够快速灵敏地发生改变，这类材料在光电器件、信息储存、生物成像和治疗等领域有着广阔的应用前景。然而，合成上的困难使得光响应聚合物的研究进展受到很大限制。光响应聚合物通常由光敏单体聚合而成，这些单体需要精妙的设计，种类有限且成本高昂。目前用于合成光响应聚合物的方法也十分有限，且大多反应条件严格。

近日，香港科技大学唐本忠院士团队与青岛农业大学韩磊教授团队合作，开发出一种新型聚磺酸酯合成路线，成功制备出一系列多功能光响应聚磺酸酯。该聚合路线以简单易得的磺酸和炔卤为原料，无需催化剂，在常温下空气氛围中一锅法高效制备聚磺酸酯，原子利用率为100%，产率高达94%（图1）。与传统的光响应聚合物合成方法相比，该方法无需利用光敏单体，反应时间短，操作简单而且条件极其温和。该方法不仅提供了新的光响应聚合物合成策略，还丰富了光响应聚合物的种类。

图1. 利用磺酸和炔卤单体的聚合反应原位构筑光响应聚磺酸酯

在聚合过程中原位生成的磺酸酯基团对白光稳定，但对紫外光非常敏感，所得到的聚合物在紫外 (365 nm) 光照下可迅速降解并产生强酸，同时发光波长明显蓝移（图2）。

图2. (a) 聚磺酸酯P1a/2a光降解过程中的分子量变化; (b) P1a/2a 在紫外光照下产生光酸; (c) P1a/2a降解前后的发光波长变化

由于这类聚磺酸酯具有灵敏的光响应性、良好的成膜能力和固态发光的性质，他们是制备荧光二维或三维图案的优异材料，并在先进光电子器件中具有重要潜在应用。聚合物薄膜在短时间紫外光照下发生光降解，长时间紫外光照下被光漂白，因此利用单一聚合物材料便可制备复杂的双色荧光二维图案或者荧光三维图案，同时可以调控聚合物的折光指数（图3）。

图3. 聚磺酸酯P1a/2a在光刻图案化中的应用

利用聚磺酸酯光降解时产生强酸的性质，这类聚合物材料还可被用于广谱杀菌（图4）。此外，由于这些聚磺酸酯重复单元中含有Br, I等卤素取代基，他们可以通过后修饰进一步扩大光响应聚磺酸酯的功能和种类。

图4. 聚磺酸酯P1a/2a的光降解在广谱杀菌中的应用

图5. 论文内页封面图

这一成果近期以“Catalyst-Free Spontaneous Polymerization with 100% Atom Economy: Facile Synthesis of Photoresponsive Polysulfonates with Multifunctionalities”为题发表在《JACS Au》上，该文章被选为封面文章（Supplementary Cover）。文章的第一作者为香港科技大学的博士研究生刘晓琳、胡余冰博士和青岛农业大学的硕士研究生梁欣，通讯作者为香港科技大学的唐本忠院士、林荣业教授和青岛农业大学的韩磊教授。

文章作者：

Xiaolin Liu,# Xin Liang,# Yubing Hu,# Lei Han,* Qing Qu, Dongming Liu, Jing Guo, Zebing Zeng, Haotian Bai, Ryan T. K. Kwok, Anjun Qin, Jacky W. Y. Lam,* and Ben Zhong Tang*

文章题目：

Catalyst-Free Spontaneous Polymerization with 100% Atom Economy: Facile Synthesis of Photoresponsive Polysulfonates with Multifunctionalities

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.0c00100

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