自然界中广泛存在的层级不对称结构因其独特的功能引起了人们极大的兴趣，这些多尺度上的精巧结构通常是由手性分子在各种协同作用下的不对称传递和放大的结果。受此启发，近年来研究制备具有手性特征的材料成为热点，该类材料已被发现在智能识别、生物医用、电子传感等领域有着广泛的应用潜力。然而，构建人工手性不对称结构，尤其是开发类似于自然界中通过非共价相互作用形成的多层级的手性结构，仍然面临巨大挑战。
近日，上海大学材料科学与工程学院贾林课题组提出了一种可进行手性层级纳米结构调控的共组装策略，在成功制备了一类将手性氨基酸作为连接基元的双亲分子的基础上，通过与液晶嵌段共聚物(LC-BCP)在溶液中共组装的方法，分别得到了“千足虫”状纳米纤维、超螺旋纤维、椭球囊泡以及超螺旋多层囊泡等多种层级组装结构，展示了手性诱导下共组装结构的丰富性和复杂性。
通过这种共组装策略，嵌入到LC-BCP中的手性双亲分子不仅实现了对液晶排列有序度的精准调控，而且促进了组装体结构不对称性的有效传递和放大。此外，双亲分子中氨基酸疏水侧基的微小变化实现了共组装结构由一维纤维到三维囊泡的形态转变。同时，氨基酸的连接顺序则是调节组装结构螺旋化的关键，当氨基酸通过酰胺键连接到亲水片段时，共胶束表现出明显的螺旋特征。此外，所有共胶束均表现出明显增强的CD信号，表明不对称性从分子水平到组装体结构的传递和放大。该工作揭示的聚合物与手性分子的共组装行为将进一步加深对手性层级表达和调控的理解，尤其是关于不对称性放大与纳米结构转变之间的关系。这些研究为为功能层级纳米材料的构建及纳米结构的精准调控提供了新的思路。
论文信息
Fabrication of Hierarchical Nanostructures Featuring Amplified Asymmetry Through Co-Assembly of Liquid Crystalline Block Copolymer and Chiral Amphiphiles
Yue Lu, Yangge Ren, Juanjuan Gao, Tiantian Cai, Linyuan Liu, Yi Ding, Qingbin Xie, Lin Jia
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202417573
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