清华大学徐军课题组《Macromolecules》: 共轭聚合物在亚稳态溶液中的主成核研究
近日，清华大学化工系徐军课题组与德国弗莱堡大学Prof. Günter Reiter在《Macromolecules》期刊上合作发表了题为“Primary Nucleation in Metastable Solutions of Poly(3-hexylthiophene)”的文章（DOI：10.1021/acs.macromol.1c02193）。研究工作的实验部分在德国弗莱堡大学完成，理论部分完成于清华大学。文章第一作者吴天宇博士，现在中国石油大学（北京）新能源与材料学院担任教师。本研究得到国家自然科学基金中德国际合作项目和German Research Foundation 等资助支持。
图2. （a）主成核诱导时间的测定；（b）不良溶剂比例与诱导时间的关系；（c）归一化后的总体图。
图3. （a）溶解状态P3HT特征吸收峰强度随时间的变化；（b）不同体系过饱和度的变化；（c）诱导时间与过饱和度的双对数做图，斜率的负数即为临界核中结晶单元数目；（d）传统成核理论与成核定理预测临界核尺寸的区别。
图4. 基于吸附/脱附过程的主成核微观动力学模型。
图5. 动力学模型测算结果。（a）结晶度随时间的变化；（b）诱导时间的测定；（c）诱导时间与过饱和度的双对数做图。
受限于时间与空间分辨率，目前的实验技术几乎不可能直接测定聚合物临界核的相关信息。本研究的重要意义在于，提出了基于可测量的成核诱导时间与过饱和度的相关性，获得临界核中结晶单元的数目。采用本研究提出的基于成核动力学随过饱和度变化的新策略，可以突破测定方法的限制，实现了对极小时间与空间尺度结晶成核过程的直观测定。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c02193?fig=fig2&ref=pdf
作者团队简介：
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清华大学徐军课题组的研究内容包括高分子物理的基础科学问题（高分子结晶成核、聚合物体系的动力学等）、环境友好和智能高分材料（生物降解高分子、基于动态共价键的高分子、3D打印用高分子、脑机接口用高分子）等。目前的在研项目包括：国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目、中德国际合作项目、和美国宝洁公司国际合作项目、和中国神华煤制油化工有限公司的企业合作项目等。
德国弗莱堡大学Experimental Polymer Physics课题组的研究内容包括高分子单晶培养、功能高分子的光电性能研究、高分子薄膜在非平衡状态下的去润湿行为、高分子薄膜中的结晶、高分子薄膜和界面的物理行为。Prof. Günter Reiter教授是知名高分子物理学家，曾任European Physical Journal E（欧洲物理杂志E辑）主编与Physical Review Letters（物理评论快报）副主编。在Science, Nature Materials，JACS和PRL等国际学术期刊上发表100多篇通讯作者学术论文，出版了5部学术专著。
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