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  大分子自組裝是構筑納米材料的重要手段，而納米材料的諸多性能與其尺寸、形貌、結構息息相關，因此提出可精確調控這些參數的自組裝新方法具有重要意義。作為一種典型的一維納米材料，棒狀膠束（cylinder）在生物醫用等領域具有應用前景，但其長度和直徑的精確調控仍是一大挑戰。近年來興起的結晶驅動自組裝（CDSA）為柱狀膠束的長度調控提供了有力手段，但其直徑控制依然困難重重，目前尚未見報道。

圖1. 結晶驅動融合誘導粒子自組裝（CD-FIPA）實現棒狀膠束活性橫向生長。

  近期，寧夏大學孫輝副教授與同濟大學杜建忠教授合作，首次提出了結晶驅動融合誘導粒子自組裝（Crystallization-Driven Fusion-Induced Particle Assembly, CD-FIPA）的新方法，實現了棒狀膠束的活性橫向生長，為其直徑調控提供了新方法（圖1）。研究團隊以含偶氮苯基團的兩親性均聚物作為構筑單元，通過自組裝形成球形膠束。由于分子鏈的無規排列，膠束為無定形態。將膠束溶液加熱到聚合物的玻璃化轉變溫度（T_g）以上（75 ℃），膠束的穩定性受到破壞，聚集并融合成棒狀膠束。在此過程中，聚合物分子鏈重排，發生了非晶態-晶態的轉變過程。進而以棒狀膠束作為“種子”，球形膠束作為構筑單元，可以附著在棒狀膠束表面并與之融合，使棒狀膠束的橫向生長。重復上述步驟，可實現棒狀膠束的活性橫向生長。通過動力學控制對棒狀膠束的形成過程、橫向生長過程進行了系統研究，并通過實驗證實了聚合物結晶是CD-FIPA的驅動力（圖2）。此外，利用數學計算預測了棒狀膠束活性生長過程的直徑、體積與比表面積變化，而實驗結果與理論計算高度吻合，表明添加的球形膠束全部與棒狀膠束融合。同時，理論計算也表明，球形膠束融合形成棒狀膠束以及棒狀膠束的活性生長是體系能量降低的過程（圖3）。綜上，CD-FIPA為一維納米材料的橫向活性生長提供了新思路。該工作以“Lateral growth of cylinders”為題發表于《Nat. Commun.》上（Nat. Commun. 2022, 13, 2170）。寧夏大學孫輝為論文第一兼通訊作者，同濟大學杜建忠教授為共同通訊作者。

圖2. 棒狀膠束活性橫向生長，實驗結果與理論計算結果高度吻合。

圖3. 通過理論計算結果表明，在棒狀膠束橫向生長過程中體系的能量降低，處于熱力學更加穩定的狀態。