聚合物纳米胶束具有丰富的结构和性能,被广泛应用于药物递送、诊疗成像、化学催化等多个领域。纳米胶束的性能受到颗粒大小、形态和组成的直接影响,具有二维结构的片状胶束显示出明显提高的比表面积、各向异性和表面修饰潜力,在多个基础和应用研究领域受到更广泛的关注。嵌段共聚物溶液自组装是目前制备不同形貌聚合物胶束最理想的手段之一,但常见的无定型嵌段共聚物在不同嵌段内在的不相容性和溶解差异的驱动下,通常仅通过微相分离形成界面曲率较大的聚集结构,在高效和可控构筑尺寸均匀的低曲率2D胶束方面难以满足实际需求。利用含有结晶嵌段的半结晶嵌段共聚物在选择性溶剂中晶体外延生长的特性进行结晶驱动自组装(CDSA),是制备低曲率二维聚合物胶束的有效策略,但是该方法难以避免组装浓度低和组装时间长的局限,因此在大规模制备微纳结构的实际应用中没有得到充分发展。
图1. 瓶刷嵌段共聚物通过结晶辅助快速微相分离机制形成均匀的二维片状胶束示意图
该研究进一步探究了片状胶束的可控生长条件。首先利用传统结晶驱动自组装中常用的种子生长或自播种方法进行胶束生长可控性的探索,结果表明,经过处理后的胶束产生了典型的二次成核现象或偏离“活性”生长特征的演化行为,因此瓶刷状拓扑结构半结晶聚合物的生长方式是一种不同于CDSA的机制。对于各类聚合物的自组装而言,温度对微相分离的行为的调控存在显著的影响,因此作者考察了不同组装温度下的聚合物聚集特征。当聚合物在结晶嵌段熔点以下进行不同温度下的直接组装时,胶束尺寸表现出明显的温度依赖性,胶束直径与组装温度呈现线性正相关特征,如图3所示,因此可以实现对胶束尺寸的精准调控。
图4. 聚合物胶束厚度表征
图6. 不同尺度的瓶刷嵌段共聚物二维片状胶束结构示意图
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c16546?goto=supporting-info&articleRef=test
- 江南大学张丹/司鹏翔 Macromolecules: 室温自修复的玻璃态半结晶聚合物 2024-12-07
- 吉林大学张文科教授团队 Macromolecules:单分子力谱方法研究聚合物单晶中α??弛豫的动态分布 2023-06-15
- 南开大学史伟超研究员课题组 Macromolecules:揭示液滴挥发诱导聚合物取向结晶及二级光学双折射机理 2023-01-05
- 天津大学宋东坡课题组Angew:嵌段共聚物刷的限域共组装制备复杂仿生光学材料 2021-12-04
- 北京大学范星河教授课题组在不对称嵌段共聚物刷自组装上取得新进展 2018-12-11
- 北科大姜乃生、LSU张东辉等《JACS》:通过侧链支化调节嵌段共聚类肽的溶液自组装 2021-05-08
- 东华大学武培怡教授团队:水溶液自组装制备功能性超薄二维纳米材料 2020-09-09