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近日，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院吳宗銓教授團(tuán)隊(duì)利用鎳催化劑順序引發(fā)噻吩單體和手性異腈單體嵌段共聚，一步合成聚噻吩與螺旋聚異腈的嵌段共聚物。他們利用共軛聚噻吩的結(jié)晶性和聚異腈的螺旋手性實(shí)現(xiàn)了單手性螺旋膠束的可控自組裝。相關(guān)工作發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI:10.1002/anie.202006561）。論文第一作者為化學(xué)與化工學(xué)院博士生許磊。

螺旋結(jié)構(gòu)廣泛存在于自然界中，如蛋白質(zhì)的α-螺旋和脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)等。受生物大分子的螺旋結(jié)構(gòu)和功能的啟發(fā)，人工螺旋結(jié)構(gòu)的研究引起了人們持續(xù)而廣泛的研究興趣。利用超分子自組裝的方法是構(gòu)建螺旋結(jié)構(gòu)的重要途徑之一。然而對超分子螺旋結(jié)構(gòu)的尺寸和螺旋方向的有效調(diào)控仍然缺乏有效的手段。

針對上述難題，該科研團(tuán)隊(duì)利用聚噻吩的可結(jié)晶性驅(qū)動嵌段共聚物自組裝，得到具有可控尺寸和單分散的螺旋棒狀膠束，而聚異腈的螺旋手性控制聚集體的螺旋方向，并將聚異腈的手性傳遞到螺旋膠束上，實(shí)現(xiàn)了對超分子組裝體的螺旋方向的有效控制。采用結(jié)晶驅(qū)動不對稱自組裝(crystallization-driven asymmetric self-assembly, CDASA)的策略，在甲苯和異丙醇的混合溶劑中成功得到了一系列具有可控尺寸和特定螺旋方向的單分散螺旋棒狀膠束。并利用原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡、以及圓二色譜等技術(shù)表征了螺旋膠束的結(jié)構(gòu)。

此外，該科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)晶驅(qū)動的不對稱自組裝可以誘導(dǎo)嵌段聚合物發(fā)出白光和圓偏振光。雖然聚噻吩-聚異腈嵌段共聚物本身不能發(fā)射圓偏振光，但是通過不對稱自組裝形成的螺旋棒狀膠束卻可以發(fā)射出明顯的圓偏振光。膠束的長度可以調(diào)控圓偏振光的強(qiáng)度，組裝體的螺旋方向可以控制圓偏振光的手性，從而可以實(shí)現(xiàn)對圓偏振光的有效調(diào)控。該研究工作發(fā)展了結(jié)晶驅(qū)動不對稱自組裝策略，實(shí)現(xiàn)了共軛高分子嵌段共聚物超分子螺旋結(jié)構(gòu)的可控制備，并利用嵌段共聚物的分子手性誘導(dǎo)出超分子手性、白光和圓偏振光，為新型光學(xué)材料的制備提供了新的方法和研究思路。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的經(jīng)費(fèi)支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202006561