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  基于高分子網絡的材料在日常生活中有非常廣泛的應用，例如輪胎、粘合劑、隱形眼鏡、水凝膠化妝品等等。作為一種網絡結構的材料，高分子網絡的眾多性質（例如材料的硬度和強度，材料的動態性，溶脹能力，凝膠點等等）與其拓撲結構密切相關。然而對于絕大部分高分子網絡而言，它們的拓撲結構一旦形成，就無法再用外部手段進行改變，這無疑大大限制了我們對高分子網絡性質的調控。

  另一方面，雖然近年來刺激響應性高分子網絡材料取得了長足的進展，但是它們的刺激響應性行為往往局限于材料的某一個性質。隨著各種新型應用的不斷涌現，人們迫切需要利用一種外在刺激同時改變高分子網絡材料的多種性質。

  有鑒于此，就讀于美國麻省理工學院化學系的博士研究生顧宇煒和他的導師Jeremiah Johnson教授通過引入光響應的金屬有機分子籠作為高分子網絡的交聯點，利用紫外/可見光首次實現了對高分子網絡拓撲結構的可逆轉換，從而實現了對材料多種性質（例如材料的模量，動態性，自愈合行為等）的協同調控。

  他們首先在聚乙二醇（PEG）兩端修飾上通過二芳基乙烯橋聯的雙吡啶配體。該高分子配體在Pd2+的存在下會通過形成金屬有機分子籠Pd3L6將聚乙二醇鏈交聯，并且所得到的網絡拓撲結構完全受所形成的金屬有機分子籠（Pd3L6）控制。在紫外光照下，二芳基乙烯發生光照關環反應，導致所形成的金屬有機分子籠結構從Pd3L6轉變為Pd24L48，從而大幅度地改變網絡拓撲結構。他們發現在拓撲結構轉變后，材料的剪切模量和特征松弛時間都發生了10倍以上的變化，同時材料失去了自愈合能力，顯示了高分子網絡的拓撲結構對其性質的巨大影響。最后，綠光照射可以使金屬有機分子籠結構從Pd24L48轉變回Pd3L6，從而使高分子網絡恢復初始拓撲結構及初始性質。

  此項工作首次提出了“拓撲結構轉換”作為刺激響應性高分子網絡材料的設計理念，并且實現了對材料多種性質的協同調控。該設計理念有望用于智能自修復材料、光驅動材料、高度可控的藥物遞送及細胞培養基質等諸多領域。該工作已在線發表于Nature, DOI: 10.1038/s41586-018-0339-0上，論文的第一作者為麻省理工大學化學系博士生顧宇煒（清華大學化學系2014屆本科畢業生，化學學堂班成員，侯德榜獎學金獲得者）。

  論文鏈接：

  https://www.nature.com/articles/s41586-018-0339-0

  http://news.mit.edu/2018/light-controlled-polymers-can-switch-between-sturdy-and-soft-0718