共轭聚合物是一类重要的半导体材料，由于其优异的光电性能和可加工性，在发光二极管和太阳能电池上具有一定的应用。两亲性嵌段共轭聚合物可以在合适的溶剂中自组装形成球形、囊泡状、纤维状等形貌，与其他形貌相比，蠕虫状、纤维状胶束的形成条件相对苛刻，亲疏水嵌段比需限定在非常窄的范围内，同时形成多层次拓扑结构的纳米胶束难度较大。因此，通过两亲性嵌段共聚物制备长度可控的单分散纤维状胶束，精准调控其结构和多层次纳米胶束的形貌仍然具有挑战性。
近日，淮北师范大学化学与材料科学学院，绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室的许磊教授团队，设计合成一系列两亲性嵌段共轭聚合物。研究两嵌段聚合物poly(1m-b-2n)的可控自组装制备长度可控的单分散纳米纤维胶束，在聚合物poly(1m-b-2n)作为种子胶束时，加入三嵌段聚合物，进行种子增长的过程，制备A-B-A三嵌段胶束、分支状胶束和筏状胶束(如图1，2)。首先研究了两嵌段聚合物poly(1m-b-2n)在氯仿和甲醇不同混合比例的溶剂中的自组装形貌以及不同状态下的荧光性质(如图3)。发现聚合物poly(1m-b-2n)在氯仿和甲醇（5/5，v/v）混合溶剂中能够形成长的纳米纤维，在甲醇溶剂中形成均匀的纳米球形胶束。研究了两嵌段聚合物poly(1m-b-2n)在氯仿和甲醇混合溶剂中通过结晶驱动自组装(CDSA)的策略实现自组装，利用超声得到晶种，通过“自晶种”(self-seeding)和“种子增长”(seed growth)的方法得到长度和宽度可控并且长度分布较窄的纳米纤维胶束。在种子胶束poly(1m-b-2n)中加入不同比例的两亲性三嵌段聚合物poly(1m-b-2n-b-3o)，通过种子增长的方式进行A-B-A三嵌段胶束的制备，并得到长度和宽度可控并且长度分布较窄的三嵌段胶束(如图4)。改变三嵌段聚合物的聚异腈段的结构，增加晕层的疏水性，在种子胶束poly(1m-b-2n)中加入两亲性三嵌段聚合物poly(1m-b-2n-b-4o)，通过种子增长的方式，在不同的溶剂极性比例中制备分支状胶束；还通过一锅法制备“筏”状胶束(如图5)。该工作以“Precisely Prepared Hierarchical Micelles of Polyfluorene-block-Polythiophene-block-Poly(phenyl isocyanide) via Crystallization-Driven Self-Assembly”为题发表在《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e2024 18131)。![]()
图1. 嵌段聚合物单分散-多层次纤维胶束自组装以及不同状态下的荧光性质![]()
![]()
图3. 嵌段聚合物poly(1m-b-2n)在氯仿和甲醇不同混合比例的组装状态![]()
![]()
本研究的意义在于，发展了新的拓扑结构超分子胶束的可控制备方法，为共轭半导体材料多层次纳米胶束的可控制备提供一种新的方法，在提高半导体器件、光电子的性能和生物成像等领域具有重要的应用潜力。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202418131
相关进展
厦门大学曹学正课题组 ACS Macro Lett.：熵驱动调控非对称二维纳米片在高分子网络中的逆温自组装动力学实现对称性结晶
北京大学张洁 Nat. Commun.：杂化共结晶驱动自组装中的表观对称性上升
浙江理工大学童再再 Macromolecules: 通过结晶驱动自组装精确控制聚对二氧环己酮嵌段共聚物的二维片状胶束
![]()
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
![]()
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
