作為自然界中最常見的現象之一,分子自組裝是能夠通過非共價作用形成從納米級到微米級的有序聚集體,在開發新結構、新功能材料方面有著巨大的潛力。傳統自組裝光控技術以光化學手段為主,通過光照后的化學結構變化作為調控的基礎。然而,這種光控技術受光反應轉化率和副反應等因素的制約,給自組裝結構與功能的原位調控帶來了局限性。開發精確高效的新型自組裝光控技術對于調控材料的多尺度結構、有序性及相應功能具有重要的科學意義。
圖 1. 基于光化學反應的傳統分子自組裝光控技術
從分子的激發態角度進行調控是一種基于光物理過程的操縱方法,充分利用分子的激發態來驅動材料整體的分子組裝,并在此基礎上原位調控有機/高分子材料的多尺度結構、有序性及相應功能。這種自下而上的物理性的自組裝光控技術,是基于光照使分子在激發態下發生構象改變(但不改變化學結構) 并驅動分子聚集,從而帶動整個材料體系協同組裝或相變。與光化學反應相比,這種物理性的光控過程,既能發揮光的輻照優勢,又能從源頭上規避傳統光化學手段中的反應轉化率和副反應問題,實現激發態的直接利用。
圖 2. 激發態構象變化的物理性自組裝光控技術
圖 3.基于PEIA策略構筑多硫芳烴自組裝體系示意圖
近日,復旦大學朱亮亮團隊應邀為《Accounts of Chemical Research》撰寫綜述,系統地總結了激發態調控實現分子自組裝(PEIA)策略。作者首先評論了光驅動自組裝所面臨的問題。然后總結了實驗室近年來關于PEIA方面的研究進展。以多硫芳烴及其衍生物為研究對象對這類分子的光激發運動、聚集及自組裝行為進行了研究。通過一系列的研究工作,實現了光激發誘導組裝策略在溶液、晶體生長和薄膜中的可操控性。此外,還實現了光激發誘導的多硫芳烴的自組裝可以協同驅動各種嵌段共聚物體系中的分子運動和相變過程。最后作者對PEIA未來的發展提出了展望。作者希望該綜述中提出的PEIA策略能夠促進基于激發態構象實現自組裝分子體系的開發,推動超分子化學的進一步發展。
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00818
- 河北工業大學朱吉亮團隊 Small:邁克爾加成誘導自組裝構筑機械變色藍相液晶薄膜 2024-01-29
- 西安交大劉峰教授團隊 Angew:解析柱相液態準晶體形成機制 2023-12-25
- 華工殷盼超課題組《Nano Lett.》:基于聚合物松弛過程調控無機穴醚自組裝通道離子傳輸動力學的單離子導體設計方案 2023-03-22