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西安交大黄银娟教授团队 Small:pH灵活调控的共轭均聚物1D多级自组装
2024-02-26  来源:高分子科技

  自组装是一种自下而上的可在所有尺度上构建有序超分子结构并灵活调控性能强大工具。目前,广泛研究的π-共轭聚合物的自组装主要以共聚物为主,包括嵌段共聚物、支化共聚物和刷状共聚物等相比之下,π-共轭均聚物的自组装探索相对较少,目前仍然是一个巨大的挑战。原因在于,共轭均聚物分子间强的π-π作用和疏水性常导致其难以溶解在普通溶剂中,尤其是水介质,极大限制了共轭均聚物溶液可控自组装和水相组装,不利于材料/电性能的调控和均聚物自组装功能材料的发展。因此,亟需发展一种新策略来打破当前瓶颈,例如基于大量羧基的 pH 调控自组装,迄今为止对于共轭均聚物的相关研究很少。


  近期,西安交通大学材料学院黄银娟教授团队报道了一种由树枝状共轭聚苯撑(DPPP)主链和大量羧基侧链组成的独特刷状均聚物(DPPP-COOH,并实现pH灵活调控π-共轭均聚物的多种有序组装结构的形成(图1周期性亲水性羧基侧基的引入赋予DPPP-COOHTHF/水溶液中呈现pH依赖的一维(1D多级自组装通过改变 pH 值从 到 13,DPPP-COOH可分别形成超长纳米线、超螺旋和“单壁”纳米管等超分子结构(图 12。光谱结果证实,组装体中分子采取H-型堆叠方式。超分子结构的调控取决于对DPPP骨架的π-π相互作用和非离子化/离子化羧基之间的相互作用(氢键和静电相互作用)之间的平衡调控。此外,得益于1D超结构和优异的水相分散性,无需添加任何外部抗菌剂,组装体对非耐药菌与耐药菌均表现出良好的抗菌性能,具有强的广谱抗菌能力(图3,优于许多传统1D材料,如金纳米颗粒和碳纳米管等。该项研究不仅为共轭均聚物提供了一个独特的研究体系,而且开创了共轭均聚物可控自组装和无表面活性剂生物医学应用,为有机超分子功能材料的提供了更多的机会。该工作以“pH-Modulated One-Dimensional Hierarchical Self-Assembly of A Brush-Like Poly-para-Phenylene Homopolymer.”为题发表在《Small》上(Small2024, 2400220)。文章的共同第一作者是西安交通大学材料学院博士生张晓敏和西安交通大学第一附属医院硕士生刘博豪,共同通讯作者是西安交通大学材料学院银娟教授和西安交通大学第一附属医院龚秋雨研究员。该研究得到西安交通大学青年人才支持计划和国家自然科学基金的支持。

 

DPPP-COOH的分子结构和示意图,以及DPPP-COOH在低浓度(0.002 mg mL-1)下的pH可控多级自组装示意图。

 

DPPP-COOHpH调控1D多级自组装行为。

 

3 DPPP-COOH在中性去离子水中下pH = 7;高浓度,0.10.5 mg·mL-1)形成组装体的抗菌性能。


  原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202400220


黄银娟教授简介

  黄银娟,西安交通大学材料学院教授、博士生导师,2021入选西安交大“青年拔尖人才”A计划。先后在兰州大学获得本科及硕士学位,2017年于上海交大获得博士学位,2017-2021年在新加坡南洋理工大学从事博士后研究,并于202110月加入西安交大材料学院开展研究工作。团队研究方向:新型大π-共轭有机智能光/电分子大环的开发、性质精准调控驱动的可控自/共组装及光//生物等应用研究。共发表论文40余篇,一作/通讯论文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高被引论文,h因子 27授权发明专利3项,撰写英文专著1章。曾荣获“上海市优秀毕业生”、上海交通大学“学术之星”、上海交通大学“优秀博士毕业论文提名奖”等荣誉。课题组网址

https://gr.xjtu.edu.cn/web/0020210285/home。

E-mailhuangyj@xjtu.edu.cn

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