拓?fù)渚酆戏磻?yīng)作為一種綠色高效的聚合物合成方法，在聚合物晶體合成，立體異構(gòu)控制，和塑料回收方面受到了廣泛關(guān)注。然而，由于拓?fù)渚酆弦缶酆衔飭误w在晶體內(nèi)形成適合反應(yīng)的有序排列，對(duì)聚合物單體分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微調(diào)整就很容易生成無法反應(yīng)的晶型。而且，目前對(duì)于拓?fù)渚酆衔锏难芯慷嗉杏诰酆戏磻?yīng)的設(shè)計(jì)和機(jī)理研究，對(duì)聚合物晶體的力學(xué)性能研究和調(diào)控非常有限。
近日，美國(guó)普渡大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院Letian Dou（竇樂添）教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一系列通過可見光聚合的聚合物單晶，并且成功通過分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚合物單晶的彈性模量的調(diào)控。
通過引入不同側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和控制側(cè)鏈長(zhǎng)度，一維針狀晶體在可見光下實(shí)現(xiàn)了定量高效拓?fù)渚酆?。引入不同的官能團(tuán)在側(cè)鏈上可以引入不同的分子間作用力（例如分子間弱氫鍵和碳?xì)潲u素作用）來促使聚合物單體形成一維針狀晶體結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，分子間作用力同樣對(duì)聚合物晶體的彈性模量產(chǎn)生了明顯的影響：當(dāng)溴原子被引入到側(cè)鏈末端時(shí)，在碳?xì)滗迦跸嗷プ饔玫膸椭戮酆衔锞w的彈性模量可以達(dá)到10.6GPa。當(dāng)在側(cè)鏈上引入較大尺寸的官能團(tuán)時(shí)（例如雙鍵或異丁基），聚合物晶體的彈性模量降低到6GPa以下。 此外，針對(duì)拓?fù)渚酆衔锞w難以溶解和高結(jié)晶性的特點(diǎn)，作者開發(fā)出了一種超聲-過濾-熱壓的方法將傳統(tǒng)方法無法加工的一維針狀拓?fù)渚酆衔锞w轉(zhuǎn)變成了二維聚合物薄膜。該工作對(duì)拓?fù)渚酆戏磻?yīng)分子設(shè)計(jì)，拓?fù)渚酆暇w結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系，以及拓?fù)渚酆衔锞w的應(yīng)用提供了一種全新思路。 論文信息 Side-Chain Control of Topochemical Polymer Single Crystals with Tunable Elastic Modulus Zitang Wei,Xiaokang Wang,Dr. Bumjoon Seo,Dr. Xuyi Luo,Qixuan Hu,Jack Jones,Dr. Matthias Zeller,Dr. Kang Wang,Prof. Brett M. Savoie,Prof. Kejie Zhao,Prof. Letian Dou 文章的第一作者是普渡大學(xué)化學(xué)工程系博士生魏子棠。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202213840
