生物系统的核心策略之一是利用生物分子的自组装来创建大而精确的生物结构,进而执行重要的生物功能。与之类似,超分子自组装是利用非共价相互作用连接结构单元而形成有序的结构。由于超分子自组装具有动态、可逆和重新平衡的特点,目前利用自下而上的分子策略实现精准可控制备具有明确结构的超分子组装体具有挑战性。有机荧光多嵌段结构是一种复杂的超分子组装体,有望用于光电子领域。近年来,有少量的研究通过自下而上的共结晶法、光致变色法、掺杂法、金属-有机框架法和嵌段共聚物结晶驱动自组装,制备了有机荧光多嵌段结构。但是目前制备有机多嵌段结构仍然是一个很大的挑战,主要是因为在轴向异质结中不太容易实现不同节段之间的良好连接。
由于人造大环可选择性地包裹有机分子,那么利用大环与大环之间的连接,有可能实现不同主客体络合物形成的嵌段之间的良好连接。然而,目前基于人造大环的超分子自组装制备荧光多嵌段的研究还很少见。另外,由于超分子自组装的快速动力学和再平衡特点,利用多个小分子制备微米级嵌段结构比使用大分子单元更难。特别是在超分子相互作用具有多种平衡时,可控制备嵌段结构更为困难。
近日,香港中文大学(深圳)唐本忠院士、华中农业大学生物医学与健康学院金红林教授和华中科技大学同济医学院附属协和医院王琳教授合作发展了多级超分子自组装,利用CB[8]与不同数量AIEgen客体(2,1,0)的络合作用,以及CB[8]与Na+和Br-的弱相互作用,实现了一锅法制备1到7段荧光多嵌段微棒。相关工作以“Hierarchical Supramolecular Self-assembly: Fabrication and Visualization of Multiblock Microstructures”为题发表在Angew。
【文章要点】
一、分子层次上证明多级超分子组装涉及的分子结构
图1:CB[8]和NaBr溶液中加入AIEgen 客体前后形成的微棒的单晶结构
二、荧光三嵌段微棒的制备及其分子结构
图2:N-R-N和Y-R-Y荧光三嵌段以及Y段的单晶结构
图3:一锅法多级超分子自组装制备荧光5嵌段和7嵌段微棒
总之,CSPP作为AIE荧光探针不仅研究了溶液中的超分子自组装过程,而且在宏观水平上揭示了荧光多嵌段微棒的形成过程和形成机理。荧光多嵌段微棒的形成受多种超分子相互作用的协同控制,包括主客体相互作用、金属阳离子的配位以及带正电的客体在盐溶液中的组装。例如,参与组装的卤化钠的协同结合和竞争性置换被协同结合在一起。基于这些组装机理,该研究还推断通过引入平衡反应来临时储存少量分子组装的原料,或利用主客体络合物在卤化钠溶液中的稳定性差异,可以实现制备更多种类的多嵌段结构,并且这些思路可以扩展到其他超分子组装体系。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202211298
- 中国科大赵旸教授/港中大徐东艳教授 Nano Lett.:超分子聚合物中的氢键对声子输运的调控研究 2024-10-23
- 东华大学武培怡/孙胜童/刘凯团队 Adv. Mater.:低迟滞、高韧超分子聚合物离子凝胶 2024-08-31
- 杭师大李世军教授团队 Macromolecules:基于柱芳烃[2]轮烷的超分子聚合物网络 2024-08-20
- 华工殷盼超课题组《Nano Lett.》:基于聚合物松弛过程调控无机穴醚自组装通道离子传输动力学的单离子导体设计方案 2023-03-22
- 江苏科大郭峰/施伟龙《Ceram. Int.》:环境友好型超分子自组装合成S掺杂空心多孔管状聚合物氮化碳增强光催化产氢 2023-03-13
- 安徽工业大学刘静欣教授团队《ACS AMI》:超分子光致变色材料的最新研究成果 2023-01-06
- 唐本忠院士团队《ANBR》:调控固态分子运动构筑还原酶响应的AIE荧光探针 2021-03-02