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  高折射率高透明度材料是很多現代和未來的光學儀器都不可或缺的一類重要的光學材料。化學結構可調節性強、元件容易加工成各種形狀、質輕等優勢使高折射率高透明度的有機高分子材料得到學術界和工業界的重視。經過多年實踐，研究人員已經總結出一些制備高折射率高透明度的有機高分子材料的設計原則，主要是在有機高分子材料中盡可能多地引入硫、除氟元素之外的鹵素、芳香環與含硫芳雜環^[1]。盡管如此，在可見光和近紅外光波段折光指數高于1.8且具有高透明度的全有機高分子材料仍然是鳳毛麟角，本文將介紹的這個工作所制備的高分子可以位列其中。工作的核心內容是：在有機堿催化下，用商品化的二硫酚和溴代炔聚合能夠高產率地獲得一類新型含硫聚合物，其中的代表性產物在589 nm處折射率高達1.8433，在100微米尺度上在可見光區和近紅外I區具有優異的光學透明度。研究論文于2023年6月發表在Nature Communications上^[2]，是由唐本忠院士領導的浙江大學、華南理工大學等五家單位聯合完成，張潔博士、白天聞博士和劉衛喜博士為共同一作。

  研究團隊在優化聚合反應條件的基礎上，通過這條路線合成了多種聚合物，圖2是其中有代表行的幾個聚合物，其中的P3是圖1中得到聚合物。這個聚合反應的一個特點是：得到的聚合物具有高度的區域結構專一性，主鏈上的乙烯雙鍵采取全順式構型（見圖2）。文中給出了詳細的解釋，有綜合性的光譜學表征數據，有精心設計的模型反應，還有DFT理論計算的強大輔助。對于取代烯烴來說，產物存在著順反異構體。就區域結構而言，順式結構不如反式結構穩定；但是理論計算表明，在苯硫酚陰離子與1-苯基2-溴乙炔的加成反應中，巰基負離子進攻炔基上與苯環相連的C碳原子、且采取順式構型的反應機理具有能量最低的過渡態。

圖3 聚合物P1-P5固體薄膜的光折射光譜。在整個測試波長區域所有聚合物n值均大于1.68。其中，P3在589~1550 nm范圍內n值最高，為1.8433 ~ 1.8023.

  參考文獻：

[1] Higashihara, T. & Ueda, M. Recent progress in high refractive index polymers. Macromolecules 2015, 48, 1915-1929.

[2] Zhang, Jie#; Bai, Tianwen#; Liu, Weixi#, Li, Mingzhao; Znag, Qiguang; Ye, Canbin, Sun, Jing Zhi; Shi, Yaocheng, Ling, Jun; Qin, Anjun & Tang, Ben Zhong. Nature Communications, 2023, 14:3524 (1-8) 

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39125-w