近年來，探索由柔性—結晶性的嵌段共聚物在溶液中的結晶驅動組裝（CDSA）成為了自組裝研究的熱點。其中一維膠束、多嵌段、斑片狀以及非對稱的共膠束已被廣泛報道，復雜結構（如二維、混合和介孔等）也逐步出現。然而通過CDSA來制備3D結構的獨立聚合物組裝體仍然鮮有報道。
近日，華東理工大學材料學院Gerald Guerin教授報道了一種利用CDSA技術來制備2D和3D多圓環結構的方法，該文以“Formation of 2D and 3D multi-tori mesostructures via crystallization-driven self-assembly”為題發表在Science子刊Science Advances上，系統地描述了如何通過嵌段共聚物的CDSA技術制備類花粉狀的3D組裝體（圖1）。
圖1.多圓環結構的制備方法及電鏡圖
通過對多圓環結構形成過程的動力學研究，證明此自組裝體的形成遵循獨特的途徑，并且PFS（聚二茂鐵硅烷）嵌段的結晶過程在此過程中起著決定性作用。圖2為3D多圓環結構形成機理的示意圖。首先，嵌段聚合物會自組裝成微米級的囊泡結構，在沒有晶種的條件下，得到無定形膜。但在PFS55-b-PI500（聚二茂鐵硅烷-b-聚異戊二烯）晶種存在時，PFS-b-PS（ 聚二茂鐵硅烷-b-聚苯乙烯）的自組裝被限制在囊泡內，最終得到環形的結構。同時，在此混合溶劑中加入第三種溶劑，此介孔組裝體的形態也會發生變化，可得到球形度更高的介孔結構，或者形成多環薄膜等。該溶液組裝的過程證明了利用CDSA來制備新型復雜功能材料的巨大潛力，同時也為利用自下而上的組裝方案來制備更多復雜結構的組裝體提供了新方法。
圖2：多圓環3D結構形成機理圖
華東理工大學材料學院為第一單位，Gerald Guerin教授為唯一通訊作者。
論文連接：https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaaz7301.full
