實(shí)現(xiàn)可控聚合是高分子化學(xué)領(lǐng)域的重要課題。向聚合體系中引入第二組分是調(diào)控聚合過(guò)程的有效方法，例如，原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）。膠體粒子的自組裝與小分子的聚合反應(yīng)存在相似之處，也被稱為超分子聚合。目前所報(bào)道的膠體粒子聚合主要是線性形式，得到一維超膠體鏈；對(duì)于膠體粒子聚合形式的多樣性缺乏探索，產(chǎn)物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為單一。另外，第二組分調(diào)控聚合的現(xiàn)象在膠體粒子聚合體系中很少被觀察到，這一方法是否適用有待驗(yàn)證。
近日，華東理工大學(xué)林嘉平教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了嵌段共聚物介導(dǎo)的聚合物納米棒超分子聚合，發(fā)現(xiàn)了新穎的“肩并肩”并排聚合現(xiàn)象，并構(gòu)建了獨(dú)特的捆綁束狀多級(jí)結(jié)構(gòu)。疏水剛性的聚(γ-芐基L-谷氨酸酯)（PBLG）均聚物在含水的有機(jī)溶劑中自組裝形成納米棒，PBLG的主鏈與納米棒的長(zhǎng)軸方向平行；由于其表面的疏水性，納米棒發(fā)生無(wú)序聚集，形成不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。當(dāng)體系中存在聚(γ-芐基L-谷氨酸酯)-嵌段-聚乙二醇（PBLG-b-PEG）嵌段共聚物時(shí)，納米棒仍能形成，但是其無(wú)序聚集行為被抑制；通過(guò)靜置培養(yǎng)，納米棒“肩并肩”聚合形成束狀有序結(jié)構(gòu)。隨著束狀聚集體的形成，嵌段共聚物在其表面逐漸組裝形成納米螺紋，納米棒的聚合終止，最終得到捆綁束狀多級(jí)結(jié)構(gòu)的聚合產(chǎn)物。
在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)展了理論模擬研究，提出了嵌段共聚物調(diào)控納米棒聚合行為的機(jī)理。納米棒的兩端相對(duì)于其柱形側(cè)面曲率較大，能量較高，PBLG-b-PEG嵌段共聚物傾向于在納米棒兩端富集（其中疏水的PBLG嵌段靠近納米棒，親水的PEG嵌段向外舒展）。因此，納米棒的兩端相對(duì)親水、中間柱形側(cè)面相對(duì)疏水。在親疏水作用驅(qū)動(dòng)下，納米棒發(fā)生并排聚合形成納米束。
該工作豐富了聚合物納米棒超分子聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，拓展了聚合物納米棒等膠體粒子超分子聚合的研究范圍，并為構(gòu)建通用的可控超分子聚合體系提供了啟示。 論文信息 Supramolecular Polymerization of Polymeric Nanorods Mediated by Block Copolymers Yike Yao, Liang Gao, Chunhua Cai, Jiaping Lin, Shaoliang Lin 論文的共同第一作者是華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院姚懿珂博士和高梁特聘副研究員，通訊作者為蔡春華教授和林嘉平教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202216872
