中科大研究团队《德国应化》：可控超分子聚合及其光波导应用
通过构建一维有序结构实现光波导互连，在现代信息通信技术中具有重要的应用价值。近日，中国科学技术大学化学与材料科学学院和中科院软物质化学重点实验室的汪峰教授课题组与邹纲教授课题组开展合作，通过仿生自组装策略，成功实现了π-共轭单体的协同超分子聚合，为有机光波导材料的研究提供了新的思路。▲ 图1.“成核-链增长”协同超分子聚合体系及其光波导应用示意图 目前广泛报道的一维有机光波导材料，主要包括π-共轭聚合物及有机小分子晶体两类。其中，π-共轭聚合物存在尺寸非均一性、结构非晶态等问题；而对于π-共轭有机小分子，其晶体形状较难得到精确操控、且加工性相对较差，上述缺陷均制约了这两类体系在光波导材料领域的进一步应用。针对上述问题，研究团队提出对π-共轭单体分子进行可控超分子聚合的新策略，所构筑的超分子聚合体系不仅能结合上述两类体系的优点，同时能有效避免其各自缺陷，从而实现光波导性能的优化。该策略所面临的主要挑战在于：如何实现π-共轭超分子聚合物的聚合可控性与结构规整性。 众所周知，与人工超分子体系通常采用的等构机制相比，自然界中的超分子体系（如β–淀粉样肽、烟草花叶病毒等）广泛采用“成核-链增长”协同聚合机制，确保在聚合过程中具有自纠错自检验的能力，为超分子组装体的链长、拓扑结构、自组装特性等方面提供可调控性和适应性。研究团队从中获得启发，通过对π-共轭铂炔基单体进行合理的分子设计，实现了氢键、π-π堆积等非共价键驱动力的高效加合，构建了具有“成核-链增长”协同聚合机制的一维超分子共轭聚合物。通过光谱学手段与数学模型的结合，定量获取了超分子聚合过程中的热力学信息，证实体系具有高聚合度特征、可溶液加工性能及优良的发光特性。在此基础之上，制备了结构高度均一的超分子聚合物微米纤维，并证实其具有优异的光波导行为：相比于传统的π-共轭聚合物体系，其光传输损耗呈现明显降低趋势。▲ 图2.左）超分子聚合机制研究；中）超分子聚合物纤维的光波导行为；右）光波导各向异性研究。 上述研究以“Cooperative Supramolecular Polymerization of Fluorescent PlatinumAcetylides for Optical Waveguide Applications”为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.，DOI：10.1002/anie.201704294。该论文的第一作者为汪峰教授课题组博士研究生王晓。该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等科研基金的资助和支持。附文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201704294/full来源：高分子科学前沿欢迎加入材料人高分子共享群，群号：298064863
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