CCS Chemistry | 遠離平衡態,光供能的耗散超分子聚合向「可控制備...

2020-11-25 澎湃新聞

CCS Chemistry | 遠離平衡態，光供能的耗散超分子聚合向「可控制備」更進一步

2020-07-16 10:47 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

清華大學化學系徐江飛及張希團隊建立了光供能的耗散超分子聚合新方法，將超分子聚合由熱力學平衡態推進至遠離平衡態，成功構築了遠離平衡態的超分子聚合物體系。

超分子聚合物是單體通過非共價鍵作用自組裝形成的聚合物。與共價聚合物相比，超分子聚合物具有可逆、可降解、自修復、易加工、可再生等特點，在可循環材料、生物醫用材料等方面有巨大應用前景。

過去三十年來，儘管超分子聚合物研究取得了很多進步，但如何可控地製備超分子聚合物仍然是個巨大挑戰。超分子聚合通常自發地向熱力學平衡態進行，這一過程不易可控。如果能夠在遠離平衡態構築超分子聚合物，則可通過能量的輸入調控超分子聚合的進度。並且，由於遠離平衡態後體系的狀態數大大增加，有望賦予超分子聚合物更豐富的結構和可調製的性質，開拓超分子聚合物的新體系。

如何將能量的供給和耗散與超分子聚合過程耦合起來？直面這個難題，清華大學化學系徐江飛及張希團隊首次建立了光供能的耗散超分子聚合新方法，成功地將超分子聚合由熱力學平衡態推進至遠離平衡態。研究人員通過光致電子轉移將紫精還原為遠離平衡態的紫精自由基，以葫蘆[8]脲增強的紫精自由基二聚為超分子聚合的驅動力。通過光能的持續輸入將單體還原，從而可控地實現遠離平衡態下的超分子聚合。與此同時，空氣持續氧化紫精自由基，一旦停止光照，輸入的能量逐漸耗散，體系自發地回到平衡態，超分子聚合物解聚。

基於這一方法，團隊成功構築了聚合度連續可調、自發解聚的線型超分子聚合物，並利用原子力顯微鏡成像（與南京大學鄭鵬教授合作）原位表徵了耗散超分子聚合過程。這一方法還可拓展至耗散交聯超分子聚合體系，製備環境自適應的動態超分子材料。光供能的耗散超分子聚合方法的建立為可控制備超分子聚合物提供了新的方法，並有望開拓超分子聚合物承擔功能的潛力。

目前，該工作已在CCS Chemistry「Just Published」在線發表，並將正式刊載在CCS Chemistry第四期中（CCS Chem. 2019, 1, 335-342）。CCS Chemistry文章上線發布即同時擁有DOI和正式頁碼，歡迎訪問網站閱覽和下載文章。

文章詳情：

Dissipative Supramolecular Polymerization Powered by Light

Zihe Yin, Guobin Song, Yang Jiao, Peng Zheng, Jiang-Fei Xu*, and Xi Zhang

DOI: 10.31635/ccschem.019.20190013

Cite this: CCS Chem. 2019, 1, 335-342

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