近日，華東理工大學(xué)化工學(xué)院郭旭虹教授課題組在納米聚電解質(zhì)刷原位誘導(dǎo)超分子纖維的組裝生成領(lǐng)域的研究取得較大進展，相關(guān)研究論文“Directed Nanoscale Self-Assembly of Low Molecular Weight Hydrogelators Using Catalytic Nanoparticles”在材料領(lǐng)域的權(quán)威期刊《先進材料》(Adv. Mater.)發(fā)表。
該項工作的報道為實現(xiàn)在納米尺度上對分子組裝過程的定向誘導(dǎo)提供了新的技術(shù)思路。物質(zhì)的定向生長控制在生物體中發(fā)揮著重要的作用，支撐著生命活動的正常進行。定向控制材料的生成，在人工合成材料體系中也具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值，尤其是在組織工程、微電子以及微型傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。截止目前，隨著諸如3D打印、光刻技術(shù)的發(fā)展，在微米甚至是亞微米尺度上定向誘導(dǎo)材料的制備已經(jīng)日趨成熟，然而要在納米尺度上實現(xiàn)這一過程卻依然存在瓶頸。如果能夠?qū)Ψ肿咏M裝過程進行定向誘導(dǎo)，那么就有可能定向誘導(dǎo)功能材料的生成。
對于這些關(guān)鍵技術(shù)難題，課題組利用分子自組裝“bottom-up”思想，在納米微反應(yīng)器聚丙烯酸球形聚電解質(zhì)刷表面實現(xiàn)了對分子組裝過程的定向誘導(dǎo)，突破了定向制備納米尺度材料難的技術(shù)瓶頸。由于聚丙烯酸球形聚電解質(zhì)刷表面負電性使得其周圍富集了大量的質(zhì)子，因而可以在聚丙烯酸球形刷表面原位催化模塊分子1和2反應(yīng)生成組裝單元分子3（如圖所示），進而使得分子3優(yōu)先在聚丙烯酸球形刷表面完成組裝，形成超分子纖維，實現(xiàn)在納米尺度上對超分子凝膠纖維的組裝生成進行定向控制。反應(yīng)動力學(xué)研究表明聚丙烯酸球形刷表面富集的大量質(zhì)子對超分子纖維的自組裝過程具有催化促進作用。利用冷凍電鏡技術(shù)證明了聚丙烯酸球形刷能夠在納米尺度上實現(xiàn)對超分子凝膠纖維組裝生成的原位定向誘導(dǎo)。
博士生王義明為第一作者，其導(dǎo)師郭旭虹教授以及國外聯(lián)合培養(yǎng)導(dǎo)師荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Jan H. van Esch教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家留學(xué)基金管理委員會的資助和支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201707408
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