一维或二维纳米材料由于具备独特化学反应特性和物理性质为生物材料、光电器件等领域打开了新的机遇，因此制备规则纳米粒子或微粒具有重要的理论研究和实际应用意义。目前，研究者主要将精力集中在通过分子设计以及多级组装控制去实现具有均一形貌的材料体系，而使用相同聚合物分子同时获得多种形貌相对少见。更为重要的是同时实现一维至二维结构的转变及多种手段协调调控实现该过程仍然具有相当的挑战性，特别是在分子间弱相互作用形成的大分子胶束体系中，这一点尤为困难。

图1. 一维棒状胶束在不同浓度异丁醇溶液的形貌（从上至下浓度依次减小）

  近日，南方科技大学何凤教授研究团队着眼于采用共轭嵌段共聚物为构筑单元，通过分子间的π-π相互作用驱动分子自组装的，获得了一维棒状自组装材料。材料的构筑基元分子为嵌段共聚物PPV-Cl-b-P2VP，如图1所示通过控制生长溶液的浓度，可以调整所形成胶束的尺寸。同时，通过建立热诱导成核组装，实现了从一维到二维菱形结构的形貌转变。通过系列实验得知该自组装体通过热诱导成核方法打破原有的动力学稳定状态，经历了分子重排，最终得到处于热力学稳定的菱形组装体（图2）。同时，这些菱形胶束可同时通过退火温度以及单聚体和种子胶束的比例进行调控（图3）。

图2. 热诱导成核自组装过程以及能量示意图

图3. 二维菱形胶束在经历不同退火温度的形貌（从上至下温度依次升高）

  本项研究通过定量引入氯代的嵌段共聚物，利用热诱导成核手段成功实现了从棒状胶束到菱形胶束的形貌转变，为跨维度纳米材料的构筑提供了新的思路。通过此种简便手段获得的纳米软材料具有优异的纳米尺寸可控性，使得这类由共轭嵌段共聚物形成的二维纳米胶束在光电子器件和开关等方面有着良好的应用前景。

  该论文发表于Macromolecules，题为“Transformation from Rod-like to Diamond-like Micelles by Thermally Induced Nucleation Self-assembly”。南科大-伯明翰大学联培博士生李亨是论文第一作者，南方科技大学化学系何凤教授为唯一通讯作者，南方科技大学为唯一通讯单位。此外，南方科技大学格拉布斯研究院研究助理教授韩亮，南科大-哈工大联培直博生祝育林，英国伯明翰化学系Paco Fernández-Trillo也对该文有重要贡献。

  本项研究得到了国家自然科学基金、深圳基础研究计划、深圳市诺贝尔奖科学家实验室、广东省创新创业团队项目和南方科技大学分析测试中心的大力支持。

  此外，何凤课题组近年来还在Nature Communications, CCS Chemistry，Polymer Chemistry上发表系列基于笨撑乙烯嵌段共聚物的一维、二维和多级自组装的相关工作。

  论文链接：

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.1c00744

  https://www.nature.com/articles/s41467-018-03195-y

  https://www.chinesechemsoc.org/doi/full/10.31635/ccschem.020.202000297