光调控超分子聚合物:不只是可逆组装

我们赖以生存的自然界是一个持续动态的系统。自然界中存在着大量的刺激响应系统,它们能够在外界刺激下发生相应的应激行为。这些独特的动态系统给化学家和材料学家带来的诸多启示。利用有机合成的手段,去构建具有应激响应行为的分子系统和功能材料,成为了材料化学领域的重要研究方向。超分子聚合物是一类利用非共价键连接形成的动态聚合物,能够将分子尺度的动态性延伸到宏观聚合物材料的动态性上,因此成为构建具有应激行为的智能软材料的重要手段。

此前,许多工作报道了可以光控解离的超分子聚合物,主要思路是利用光来调控非共价键的键合强度,从而实现超分子聚合物的聚合和解聚合。这些体系可以在光的远程控制下有效地实现组装体和解组装体的切换,在一些领域比如超分子药物释放,可降解高分子,超分子凝胶等具有重要应用。

最近,华东理工大学的田禾院士、曲大辉教授研究团队通过总结近年来光响应超分子聚合物的进展,对新一代光响应超分子聚合物的研究进行了深入讨论和展望。不同于曾经多数报道过的光控解离系统,这些新一代超分子聚合物在光照条件下仍然保持其聚合物的骨架结构,而其宏观形状或性质在光照调控下发生可控的变化。这样的应激响应方式更加接近于生命体中的生物分子机器的运行机制。化学家们通过对分子结构单元的精心设计,实现了用光刺激调控聚合物的多项性质,包括形貌,发光,自修复,宏观形状,形状记忆等,构建了一系列光响应智能软材料,展现了利用光来远程调控聚合物动态性质的优势。作者针对这些功能导向的合成聚合物体系的设计思路和构建方法展开了详细的总结与讨论,并对这些智能材料的未来发展方向和潜在应用进行了展望。相关工作以Progress Report发表于Advanced Optical Materials(DOI: 10.1002/adom.201900033),第一作者为华东理工大学化学与分子工程学院博士研究生张琦。