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  隨著人們對光電響應材料復雜功能和性能的要求提高，高分子拓撲和序列結構可控合成已經(jīng)成為高分子學科研究的前沿領域，同時其精確合成也成為熱點發(fā)展方向之一。迭代合成被認為是一種真正的高分子序列可控精確合成方法，盡管理論上反應單體可以是具有大量不同結構和功能的單體，但是具有復雜光電功能響應的高分子的合成仍然十分困難。另外，迭代合成的發(fā)展還受限于反應效率和經(jīng)濟成本。

  中國科學院長春應用化學研究所李茂研究員課題組發(fā)展了一種電化學序列可控的快速合成方法，利用電化學氧化和還原反應作為迭代合成的兩種反應，在電化學氧化活性修飾的電極上成功地合成了序列可控的有機金屬聚合物（圖1）。這種電化學方法理論上適用于大量的金屬種類和不同有機配體的配合物單體，可以在反應單體層次上定量調(diào)控聚合物/大分子的結構與光電功能性質(zhì)。由于溶解性和純化步驟的合成難度，這類序列可控有機金屬聚合物的合成難以通過一般的有機合成實現(xiàn)。

圖1 有機金屬聚合物的電化學迭代合成

  具有多種金屬配合物單元的單個大分子具有豐富的光電刺激響應，被認為是具有超高信息存儲和分子防偽功能的一類材料。大分子中金屬的種類、數(shù)量和序列是可以使用低成本的光譜和電化學手段識別讀取。大量可用的金屬配合物種類以及其序列合成可控，使得這類有機金屬聚合物在高強度分子信息存儲和分子防偽方面具有應用潛力。這種電化學迭代合成每一步反應時間不超過1分鐘，反應不使用催化劑，通過簡單的溶劑清洗就可以實現(xiàn)聚合物的純化，不需要一般迭代合成的保護和脫保護步驟，且可以通過電化學和光譜實現(xiàn)聚合物合成的實時監(jiān)控（圖2）。在電化學迭代合成過程中每一步迭代步驟易于光電響應識別，因此這種界面電化學合成聚合物的分子量分布易于控制，具有自動化合成潛力。

圖2 電化學和光譜監(jiān)控電化學迭代合成

  以上成果發(fā)表在Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-020-16255-z)上。論文的第一作者為博士生張健，通訊作者為李茂研究員。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16255-z

  課題組常年招聘具有有機合成、電化學、高分子化學等相關背景的助理研究員（博士）和副研究員。同時歡迎感興趣的同學報考研究生。

  課題組主頁：http://www.escience.cn/people/limao