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西安交大黃銀娟教授團(tuán)隊(duì) Small:pH靈活調(diào)控的共軛均聚物1D多級(jí)自組裝
2024-02-26  來源:高分子科技

  自組裝是一種自下而上的可在所有尺度上構(gòu)建有序超分子結(jié)構(gòu)并靈活調(diào)控性能強(qiáng)大工具。目前,廣泛研究的π-共軛聚合物的自組裝主要以共聚物為主,包括嵌段共聚物、支化共聚物和刷狀共聚物等相比之下,π-共軛均聚物的自組裝探索相對(duì)較少,目前仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。原因在于,共軛均聚物分子間強(qiáng)的π-π作用和強(qiáng)疏水性常導(dǎo)致其難以溶解在普通溶劑中,尤其是水介質(zhì),極大限制了共軛均聚物溶液可控自組裝和水相組裝,不利于材料/電性能的調(diào)控和均聚物自組裝功能材料的發(fā)展。因此,亟需發(fā)展一種新策略來打破當(dāng)前瓶頸,例如基于大量羧基的 pH 調(diào)控自組裝,迄今為止對(duì)于共軛均聚物的相關(guān)研究很少。


  近期,西安交通大學(xué)材料學(xué)院黃銀娟教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由樹枝狀共軛聚苯撐(DPPP)主鏈和大量羧基側(cè)鏈組成的獨(dú)特刷狀均聚物(DPPP-COOH,并實(shí)現(xiàn)pH靈活調(diào)控π-共軛均聚物的多種有序組裝結(jié)構(gòu)的形成(圖1。周期性親水性羧基側(cè)基的引入賦予DPPP-COOHTHF/水溶液中呈現(xiàn)pH依賴的一維(1D多級(jí)自組裝。通過改變 pH 值從 到 13,DPPP-COOH可分別形成超長(zhǎng)納米線、超螺旋和“單壁”納米管等超分子結(jié)構(gòu)(圖 12。光譜結(jié)果證實(shí),組裝體中分子采取H-型堆疊方式。超分子結(jié)構(gòu)的調(diào)控取決于對(duì)DPPP骨架的π-π相互作用和非離子化/離子化羧基之間的相互作用(氫鍵和靜電相互作用)之間的平衡調(diào)控。此外,得益于1D超結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的水相分散性,無需添加任何外部抗菌劑,組裝體對(duì)非耐藥菌與耐藥菌均表現(xiàn)出良好的抗菌性能,具有強(qiáng)的廣譜抗菌能力(圖3,優(yōu)于許多傳統(tǒng)1D材料,如金納米顆粒和碳納米管等。該項(xiàng)研究不僅為共軛均聚物提供了一個(gè)獨(dú)特的研究體系,而且開創(chuàng)了共軛均聚物可控自組裝和無表面活性劑生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,為有機(jī)超分子功能材料的提供了更多的機(jī)會(huì)。該工作以“pH-Modulated One-Dimensional Hierarchical Self-Assembly of A Brush-Like Poly-para-Phenylene Homopolymer.”為題發(fā)表在《Small》上(Small2024, 2400220)。文章的共同第一作者是西安交通大學(xué)材料學(xué)院博士生張曉敏和西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院碩士生劉博豪,共同通訊作者是西安交通大學(xué)材料學(xué)院銀娟教授和西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院龔秋雨研究員。該研究得到西安交通大學(xué)青年人才支持計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。

 

DPPP-COOH的分子結(jié)構(gòu)和示意圖,以及DPPP-COOH在低濃度(0.002 mg mL-1)下的pH可控多級(jí)自組裝示意圖。

 

DPPP-COOHpH調(diào)控1D多級(jí)自組裝行為。

 

3 DPPP-COOH在中性去離子水中下pH = 7;高濃度,0.10.5 mg·mL-1)形成組裝體的抗菌性能。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202400220


黃銀娟教授簡(jiǎn)介

  黃銀娟,西安交通大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,2021入選西安交大“青年拔尖人才”A計(jì)劃。先后在蘭州大學(xué)獲得本科及碩士學(xué)位,2017年于上海交大獲得博士學(xué)位,2017-2021年在新加坡南洋理工大學(xué)從事博士后研究,并于202110月加入西安交大材料學(xué)院開展研究工作。團(tuán)隊(duì)研究方向:新型大π-共軛有機(jī)智能光/電分子大環(huán)的開發(fā)、性質(zhì)精準(zhǔn)調(diào)控驅(qū)動(dòng)的可控自/共組裝及光//生物等應(yīng)用研究。共發(fā)表論文40余篇,一作/通訊論文18 篇,包括J. Am. Chem. Soc. (3)Chem. Soc. Rev. (1)、Nat. Commun. (1)Angew. Chem. Int. Ed. (2)、ACS Nano (2)等,2ESI高被引論文,h因子 27授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng),撰寫英文專著1章。曾榮獲“上海市優(yōu)秀畢業(yè)生”、上海交通大學(xué)“學(xué)術(shù)之星”、上海交通大學(xué)“優(yōu)秀博士畢業(yè)論文提名獎(jiǎng)”等榮譽(yù)。課題組網(wǎng)址

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