近年來，隨著聚合物科學的發展，人造聚合物的自組裝研究蓬勃發展，創造出多元化的有序結構，同時也為有機聚合物/無機雜化體系共組裝提供了新平臺；同時，瓶刷嵌段共聚物由於其側鏈密集接枝、尺寸達到微米級的特點，幾乎沒有鏈纏結，使它們成為應用於自組裝的熱門材料。然而，透過瓶刷嵌段共聚物實現有機聚合物/無機雜化體系共組裝，並利用簡易措施實現微觀形貌的調諧和演變，依然是兼具應用前景和巨大挑戰的研究內容。
近日，華中科技大學的朱錦濤教授、陳森斌研究員團隊透過設計氫鍵線性刷嵌段共聚物P(NBDAP-co-NBC)-b-P(NBPEO)和側鏈Thy-PS，利用二氨基吡啶(DAP)和胸腺嘧啶(Thy)之間的氫鍵結合，實現了溶液自組裝和氫鍵瓶刷嵌段共聚物的形成，隨著Thy-PS的增加，產生尺寸增大的奈米球。另一方面，無機氧簇矽鎢酸(STA)與P(NBC-co-NBDAP)-b-P(NBPEO)相結合，形成了PEO/STA共晶核，因此，透過在固定STA含量的同時逐漸增加Thy-PS，實現了聚合物、無機和超分子化學介面的共結晶輔助自組裝，反映了從六角形片狀、針狀、彎曲棒狀膠束，最終到端對端閉合圓環的多階段形態轉變（圖1）。
圖1：a) 線型-瓶刷狀嵌段共聚物P(NBDAP-co-NBC)-b-P(NBPEO)的結構和示意圖；b) P(NBDAP-co-NBC)-b-P(NBPEO)/Thy-PS二元體系隨Thy-PS新增量增加，形成的超分子瓶刷狀嵌段共聚物，及在溶液自組裝作用下，形成直徑逐步增大的球形奈米顆粒；c) (NBDAP-co-NBC)-b-P(NBPEO)/Thy-PS/STA三元體系隨Thy-PS新增量增加，形成的超分子瓶刷狀嵌段共聚物，及在結晶驅動自組裝作用下，體現出從六邊形晶體、針狀晶體、彎曲棒狀膠束，到閉合圓環的形貌轉變。
同時，在溶液自組裝的情況下，Thy-PS被固定在核心，而P(NBPEO)分佈在球體的外部；而與之相反，在結晶協助自組裝的作用下，P(NBPEO)/STA晶體雜化有利於共晶核心的形成，錨定其中的Thy-PS作為外層，分佈在晶體表面。簡而言之，由於P(NBPEO)/STA雜化體的共晶核形成，透過將製備方法從溶液自組裝改為共晶輔助自組裝，可以實現從奈米球內部到共晶核表面的PS域從內到外的重構（圖2）。
圖2：奈米球和彎曲棒狀膠束的形成示意圖，以及PS由核心向殼層的遷移。
作者簡介
朱錦濤：
華中科技大學化學與化工學院教授、研究生院院長、華中卓越學者領軍崗，國家傑出青年科學基金獲得者、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、科技部中青年科技創新領軍人才、英國皇家化學會會士、中國化學會青年化學獎獲得者。主要從事聚合物有序結構材料的構築及其光電儲存效能；生物醫用與防護材料及在組織修復與治療領域應用的研究。已在Nat Commun, JACS, Angew，Adv. Mater, Biomaterials, Macromolecules等期刊上發表論文250餘篇；出版中英文專著3章；申請中國發明專利53項（已授權15項）。
現任華中科技大學學術委員會委員、教學指導委員會委員，材料成形與模具技術國家重點實驗室副主任，能量轉換與儲存材料化學教育部重點實驗室常務副主任，Macromolecular Research雜誌副主編、中國化學會理事、中國高分子學科委員會委員等
來源：高分子科學前沿
宣告：僅代表作者個人觀點，作者水平有限，如有不科學之處，請在下方留言指正！
