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西安交大黃銀娟教授團隊 Small:pH靈活調控的共軛均聚物1D多級自組裝
2024-02-26  來源:高分子科技

  自組裝是一種自下而上的可在所有尺度上構建有序超分子結構并靈活調控性能強大工具。目前,廣泛研究的π-共軛聚合物的自組裝主要以共聚物為主,包括嵌段共聚物、支化共聚物和刷狀共聚物等。相比之下,π-共軛均聚物的自組裝探索相對較少,目前仍然是一個巨大的挑戰。原因在于,共軛均聚物分子間強的π-π作用和疏水性常導致其難以溶解在普通溶劑中,尤其是水介質,極大限制了共軛均聚物溶液可控自組裝和水相組裝,不利于材料/電性能的調控和均聚物自組裝功能材料的發展。因此,亟需發展一種新策略來打破當前瓶頸,例如基于大量羧基的 pH 調控自組裝,迄今為止對于共軛均聚物的相關研究很少。


  近期,西安交通大學材料學院黃銀娟教授團隊報道了一種由樹枝狀共軛聚苯撐(DPPP)主鏈和大量羧基側鏈組成的獨特刷狀均聚物(DPPP-COOH,并實現pH靈活調控π-共軛均聚物的多種有序組裝結構的形成(圖1。周期性親水性羧基側基的引入賦予DPPP-COOHTHF/水溶液中呈現pH依賴的一維(1D多級自組裝通過改變 pH 值從 到 13,DPPP-COOH可分別形成超長納米線、超螺旋和“單壁”納米管等超分子結構(圖 12。光譜結果證實,組裝體中分子采取H-型堆疊方式。超分子結構的調控取決于對DPPP骨架的π-π相互作用和非離子化/離子化羧基之間的相互作用(氫鍵和靜電相互作用)之間的平衡調控。此外,得益于1D超結構和優異的水相分散性,無需添加任何外部抗菌劑,組裝體對非耐藥菌與耐藥菌均表現出良好的抗菌性能,具有強的廣譜抗菌能力(圖3,優于許多傳統1D材料,如金納米顆粒和碳納米管等。該項研究不僅為共軛均聚物提供了一個獨特的研究體系,而且開創了共軛均聚物可控自組裝和無表面活性劑生物醫學應用,為有機超分子功能材料的提供了更多的機會。該工作以“pH-Modulated One-Dimensional Hierarchical Self-Assembly of A Brush-Like Poly-para-Phenylene Homopolymer.”為題發表在《Small》上(Small2024, 2400220)。文章的共同第一作者是西安交通大學材料學院博士生張曉敏和西安交通大學第一附屬醫院碩士生劉博豪,共同通訊作者是西安交通大學材料學院銀娟教授和西安交通大學第一附屬醫院龔秋雨研究員。該研究得到西安交通大學青年人才支持計劃和國家自然科學基金的支持。

 

DPPP-COOH的分子結構和示意圖,以及DPPP-COOH在低濃度(0.002 mg mL-1)下的pH可控多級自組裝示意圖。

 

DPPP-COOHpH調控1D多級自組裝行為。

 

3 DPPP-COOH在中性去離子水中下pH = 7;高濃度,0.10.5 mg·mL-1)形成組裝體的抗菌性能。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/smll.202400220


黃銀娟教授簡介

  黃銀娟,西安交通大學材料學院教授、博士生導師,2021入選西安交大“青年拔尖人才”A計劃。先后在蘭州大學獲得本科及碩士學位,2017年于上海交大獲得博士學位,2017-2021年在新加坡南洋理工大學從事博士后研究,并于202110月加入西安交大材料學院開展研究工作。團隊研究方向:新型大π-共軛有機智能光/電分子大環的開發、性質精準調控驅動的可控自/共組裝及光//生物等應用研究。共發表論文40余篇,一作/通訊論文18 篇,包括J. Am. Chem. Soc. (3)Chem. Soc. Rev. (1)、Nat. Commun. (1)、Angew. Chem. Int. Ed. (2)、ACS Nano (2)等,2ESI高被引論文,h因子 27授權發明專利3項,撰寫英文專著1章。曾榮獲“上海市優秀畢業生”、上海交通大學“學術之星”、上海交通大學“優秀博士畢業論文提名獎”等榮譽。課題組網址

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