液晶相下螺旋聚二乙炔材料的可控合成與套用

《液晶相下螺旋聚二乙炔材料的可控合成與套用》是依託中國科學技術大學，由鄒綱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：液晶相下螺旋聚二乙炔材料的可控合成與套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄒綱
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

螺旋共軛聚合物具有獨特的光學和電磁學特性，在手性分離、不對稱電極及生物醫藥等領域擁有廣闊的套用前景。目前有必要發展從非手性單體出發，不加入手性添加劑的情況下高效選擇性合成螺旋共軛聚合物材料的新方法。本申請擬將液晶相模板控制合成技術與圓偏振光輻照及磁光二向色性效應相結合，製備具有獨特取向結構和光電特性的螺旋聚二乙炔功能材料：重點關注介晶基元結構、液晶微區大小、取向等對聚二乙炔螺旋結構形成及材料巨觀光電特性的影響，揭示螺旋聚二乙炔材料合成過程中可能的不對稱誘導作用機制；將二茂鐵、紫精等電回響基元引入到螺旋聚二乙炔體系，製備電致螺旋結構可調的新型聚二乙炔功能材料，研究螺旋結構調控過程中聚二乙炔材料光電特性變化，認識材料結構與性能的關係；在此基礎上，構築含硼酸基等識別基團的新型螺旋聚二乙炔功能材料，揭示其選擇性識別機理，為其在智慧型材料及對映體選擇感測等領域的套用提供理論基礎和關鍵技術。

結題摘要

手性是自然界的基本屬性之一，在生命體中手性大分子特有的不對稱結構在維持生命過程、新陳代謝和進化等方面均起著決定性的作用。受此啟發，構築具有螺旋結構的共軛聚合物，研究其獨特的物理化學性質和功能，探究其在對映體識別和拆分、不對稱催化、信息存儲與通訊等領域的套用已成為目前研究的熱點。在國家自然科學基金（21574120）的資助下，我們通過點擊化學、醯胺化反應以及超分子組裝等方法構築了一系列以三唑衍生物、苯並菲及卟啉衍生物為核，長鏈二乙炔為臂的新型盤狀二乙炔單體，研究了介晶基團結構、組成、烷基鏈長等對液晶相結構以及聚合行為的影響；深入探討了圓偏振光作為手性源，在盤狀二乙炔單體超分子組裝及不對稱光聚合過程中的手性引入、傳遞、放大及調控機制。研究發現對於以三唑衍生物為核的盤狀二乙炔單體，其在晶相和液晶相下均能發生光聚合，且液晶相下聚合速率更快；圓偏振光輻照在液晶相下能誘導盤狀二乙炔單體聚合製備螺旋聚二乙炔功能材料，而在晶相聚合不能製備螺旋聚二乙炔功能材料。我們比較了連線基團結構、橋連化學鍵類型、單體堆砌結構等對體系手性引入、傳遞和放大效率的影響。對於以三唑衍生物為核的盤狀二乙炔單體，在液晶相下引入強磁場以及與磁場方向平行或反平行的線偏振紫外光輻照聚合，能成功實現螺旋聚二乙炔功能材料的可控合成。在聚二乙炔微米管表面修飾電回響的紫精基團，通過施加電壓控制紫精基團結構及其與紅相聚二乙炔材料間的螢光共振能量轉移，實現了聚二乙炔材料螢光性能的電致可逆調控，構築了新型聚二乙炔智慧型光子學器件。在此基礎上，我們利用超手性光場構築了高光學活性的螺旋聚二乙炔組裝體，系統研究了螺旋聚二乙炔組裝體光學活性對其選擇性識別能力的影響；通過圓偏振光誘導盤狀二乙炔單體組裝我們製備了螺旋聚二乙炔納米組裝體，揭示了螺旋結構與材料光電性能間的關係，為其在對映體選擇感測、手性微納光電器件等領域的套用提供關鍵技術和理論基礎。