《JACS》：首次报道小分子凝胶因子LCST行为诱导超分子LCST行为水凝胶的构建

材料化学快讯材料化学快讯 2022-05-03

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近日，西北大学青年教师郑波博士和湖南大学董盛谊教授合作在化学领域顶尖期刊Journal of the American Chemical Society（简称JACS）发表了题为“Assembly Pattern of Supramolecular Hydrogel Induced by Lower Critical Solution Temperature Behavior of Low-Molecular-Weight Gelator”的学术论文。郑波博士与董盛谊教授为共同通讯作者。

热响应性材料是超分子响应性材料中很重要的一类。低临界溶液温度（lower critical solution temperature, LCST）现象是一种典型的热响应行为，（超分子）聚合物水凝胶中的LCST现象是两者的结合，已有很多研究和应用，但多围绕聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）体系。而小分子体系具有LCST 现象却很少；低分子量凝胶因子（low-molecular-weight gelators, LMWG）构筑的超分子凝胶具有 LCST 现象的就更是鲜见。

在此，郑波博士与董盛谊教授合作报道了一种LMWG体系，该体系具有LCST 型热响应性和由LCST 触发的超分子凝胶化过程。温度在这一体系中起着至关重要的作用，它不仅影响LCST相的分离，而且触发了凝胶化过程。所得到的水凝胶的骨架(三维结构)是经过LCST相分离的LMWG的分级组装。因此，LMWG的凝胶化只有当凝胶化温度高于LCST行为的临界转变温度(Tcloud)时才能实现，这与许多超分子或高分子水凝胶体系不同。

(a) 本研究中低分子量凝胶因子MF；(b) 整个过程的图示；(c) 照片展示凝胶因子MF在溶液和凝胶状态下都会发生LCST相分离。

在研究中，郑波博士发现利用含有冠醚的低分子量凝胶因子MF构筑的超分子凝胶也具有LCST 现象，并与董盛谊教授合作进行深入研究：凝胶因子MF在溶液和凝胶状态下都会发生LCST相分离，这是非常少见的；更为特别的是，只有当凝胶温度高于LCST的临界温度（Tcloud）时，才实现凝胶因子MF的凝胶化，这与许多展现LCST行为的超分子或聚合物凝胶体系不同（凝胶化过程和LCST行为通常是独立的，互不干扰的过程）。经过详细的表征与分析，发现这是因为MF进行LCST相分离而形成的组装体是产生水凝胶的主体结构（三维结构）的关键组分。

来源新材料资讯&西北大学

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11290

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