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  嵌段共聚物能夠微相分離形成尺寸10-100 nm的有序結構，在納米科技領域具有廣泛的應用。對于AB型兩嵌段共聚物來說，要想得到某種特定結構，必須控制某一鏈段的體積分數在一定范圍內。傳統共價連接的嵌段共聚物在合成上很難保證每次的聚合度及分散度完全一致，對于重復性的獲得一些相區較窄的結構來說相對困難。換一種思路，如果保證嵌段共聚物主鏈的聚合度和分散度一致，通過非共價鍵向某一鏈段接枝不同的小分子基元，不僅能否連續改變其中某一鏈段的體積分數，而且可以比較不同小分子基元對嵌段共聚物組裝的影響。

  沿著這一思路，北京大學周其鳳院士團隊制備了一段為PDMS，一段為羧基官能化的甲殼型高分子的剛柔嵌段共聚物，利用氫鍵接枝了苯乙烯基吡啶小分子來調控甲殼型鏈段的體積分數（圖1）。研究發現，當小分子氫鍵鍵合到甲殼型鏈段中后，超分子復合物優先自組裝形成六方柱狀相（圖2）。龐大的共軛基元使剛柔兩鏈段間產生一個彎曲的界面，形成超分子楔形單元，楔形單元進一步組裝形成柱狀相（圖3）。當氫鍵給受體的復合比例超過50%時，超分子鏈段體現出“甲殼”效應，在微相分離的受限空間內形成小尺度的液晶相，形成多級有序的納米結構。

圖1. 超分子型液晶嵌段共聚物D_mM1H_n(NC6)_x的分子結構

圖2. 超分子型液晶嵌段共聚物的D_mM1H_n(NC6)_x的TEM照片

圖3. 超分子型液晶嵌段共聚物D_mM1H_n(NC6)_x的柱狀相形成機理示意圖

  為了獲得其他的組裝結構，在接枝的小分子與甲殼型主鏈間引入柔性間隔基以破壞甲殼型鏈段間的共軛結構。因此，含盤狀液晶基元的超分子型液晶嵌段共聚物D_mM3H_n(PHTC6)_x被制備并研究（圖4）。

圖4. 超分子型液晶嵌段共聚物D_mM3H_n(PHTC6)_x的分子結構

  隨著甲殼型鏈段聚合度的增大及氫鍵給受體復合比例的升高，超分子復合物微相分離形成了以PDMS為連續相的六方柱狀相，層狀相和反相六方柱狀相，其尺寸在30-50 nm。當氫鍵給受體復合比例較高時，甲殼型鏈段在sub-10 nm尺寸上可以形成近晶A相（SmA），盤狀基元可以自組裝形成更小尺寸盤狀向列相（ND），從而獲得不同尺度的多級有序結構（圖5）。

圖5. 超分子型液晶嵌段共聚物D_mM3H_n(PHTC6)_x的多級組裝結構示意圖

  這種制備超分子型液晶嵌段共聚物的策略為比較不同小分子基元對嵌段共聚物自組裝行為的影響及制備多級有序納米結構方面具有較好的指導意義。通過氫鍵的可逆性，利用選擇性溶劑洗滌接枝的小分子，這種超分子型液晶嵌段共聚物有望應用于納米模板和多孔材料等領域。

  以上相關成果發表于Macromolecular Chemistry and Physics (Macromol. Chem. Phys., 2018, 219, 1700593.), Macromolecules (Macromolecules, 2018, 219, 1700593.)和Polymer Chemistry (Polym. Chem., 2019, DOI: 10.1039/c8py01726c )。論文的第一作者為北京大學化學與分子工程學院博士生潘洪兵，通訊作者為沈志豪副教授/范星河教授。

  論文鏈接：

  http://dx.doi.org/10.1039/C8PY01726C 

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/macp.201700593

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.8b00806