多位點回響分子機器及其超分子功能材料自組裝

《多位點回響分子機器及其超分子功能材料自組裝》是依託華東師範大學，由孫如意擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多位點回響分子機器及其超分子功能材料自組裝
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫如意
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

本研究創新構建新型多位點回響分子機器，將多個具有光電活性的功能分子單元集成引入同一輪烷或擬輪烷體系中，實現分子機器體系多刺激回響和多位點識別的特性，同時能引發體系螢光、堆積形態等肉眼識別信號的顯著變化；通過精確設計分子機器識別位點的主客體包結，將光電分子機器引入超分子聚合物體系，彌補傳統聚合物中可控性能缺陷，構建可調控多穩態超分子聚合物材料；篩選性能優異的光電回響分子機器，對這些輪烷和擬輪烷分子的端基進行合理的修飾，利用空腔內電荷轉移等作用實現自組裝，將其固載到聚合物鏈或碳納米管表面，從而增大分子機器的運行空間，研究分子機器在界面或者整個材料體系中協同運動對於材料物理化學性質及其功能性的影響，為發展新型自組裝功能材料，增強新材料可控性和高效性打下基礎。

結題摘要

本項目按計畫構建了新型多位點回響分子機器，將多個具有光電活性的功能分子單元集成引入同一輪烷或擬輪烷體系中，通過精確設計分子機器識別位點的主客體包結，將光電分子機器引入超分子聚合物體系，彌補傳統聚合物中可控性能缺陷，構建可調控多穩態超分子聚合物材料：合成了基於主客體識別的光回響線形超分子聚合物體系，該線形超分子聚合物在光照刺激下產生彎曲行為的特性，為其作為新型功能材料取代傳統弓形液晶套用於液晶材料顯像領域提供了條件；研究了具有酸鹼和電化學刺激回響性的超分子聚合物，該聚合物具有螢光輸出的特點，螢光信號的引入為超分子功能材料的運動的遠程讀取提供可能；構建了在外界光照和電化學刺激的作用下可以實現可逆的自組裝和解離的線性超分子聚合物，這是第一個基於交叉非共價分子識別作用的光控和電化學控制的超分子聚合物。與此同時，為了更好的理解主客體作用對超分子聚合物組裝形貌與性能的影響，研究設計合成了基於偶氮苯與環糊精、甲基吡啶與磺化杯4芳烴交叉作用的超分子聚合物，並研究其形貌隨著主客體作用的形成和消失的變化。為了進一步增強超分子聚合物的套用性能，項目篩選性能優異的光電回響分子機器，對這些輪烷和擬輪烷分子的端基進行合理的修飾，利用空腔內電荷轉移等作用實現自組裝，將其固載到金電極表面，從而增大分子機器的運行空間，研究分子機器在界面或者整個材料體系中協同運動對於材料物理化學性質及其導電性的影響，為發展新型自組裝功能材料，增強新材料可控性和高效性打下基礎，研究設計合成了一系列基於環糊精的氧化還原回響的半輪烷，並將其組裝到金表面，構建了具有不同有序排列特點的輪烷單分子層。研究發現，由於親疏水基團的聚集作用和環糊精大環的解聚作用，由含有環糊精不同數目的半輪烷構建的金單分子層表面有序性會隨著環糊精數目的增加而增加。該體系可以套用於構建氧化還原驅動分子電子器件和光控器件。