控制電荷引入,超晶格結構可達!《Nature》子刊:帶電嵌段共聚物自組裝形成超晶格

2021-02-25 高分子科學前沿

作者：漢遠星光  來源：高分子科學前沿

帶電嵌段共聚物因為其獨特的自組裝行為和物理化學性質，在過去的半個多世紀裡受到了廣泛的關注。通過控制含離子的嵌段共聚物的結構，具有特定電荷比例和納米結構的帶電嵌段共聚物已經在納米光刻、能量儲存運輸以及製藥等應用上產生廣泛的影響。

認識帶電嵌段共聚物的自組裝行為，但仍處於萌芽階段。目前更是還沒人報導發現嵌段聚合物和超晶格結構之間的關係。近日，明尼蘇達大學的Timothy Lodge教授團隊報告了一個有趣的關於超晶格結構形成的發現。題為《Superlatticeby charged block copolymer self-assembly》發表在最新的《Nature Communications》上。

Timothy團隊首先合成了一種對稱的帶電嵌段共聚物 - 聚[(低聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯 - 低聚(乙二醇)丙基磺酸鈉甲基丙烯酸酯)]- b -聚苯乙烯（簡稱POEGMA-PS）。Jimin Shum等發現特別是在電荷含量方面的分子結構系統性改變，可以使POEGMA-PS 自組裝形成超晶格片層形態，這是一類以前不為人知的雙塊體納米結構。當POEGMA區荷電基團的比例約為5~25%時，嵌段聚合物的結構驚人地類似於鈣鈦礦衍生物。作者認為是電荷分數和離子基團的束縛作用對於超晶格結構形成的起了關鍵作用。本研究的重要意義在於發現了控制電荷的引入可以決定超晶格結構的形成。

圖示一：帶電嵌段共聚物的製備。

 

圖示二：帶電嵌段共聚物的自組裝。小角度和中角度x射線散射(SAXS和MAXS)表徵。

Jimin Shim是文章的第一作者，Frank S. Bates教授和Timothy P. Lodge為文章的共同通訊作者。

 

全文連結：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10141-z

來源：高分子科學前沿

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