作為自然界中最常見的現(xiàn)象之一，分子自組裝是能夠通過非共價作用形成從納米級到微米級的有序聚集體，在開發(fā)新結構、新功能材料方面有著巨大的潛力。傳統(tǒng)自組裝光控技術以光化學手段為主，通過光照后的化學結構變化作為調(diào)控的基礎。然而，這種光控技術受光反應轉(zhuǎn)化率和副反應等因素的制約，給自組裝結構與功能的原位調(diào)控帶來了局限性。開發(fā)精確高效的新型自組裝光控技術對于調(diào)控材料的多尺度結構、有序性及相應功能具有重要的科學意義。
圖 1. 基于光化學反應的傳統(tǒng)分子自組裝光控技術
從分子的激發(fā)態(tài)角度進行調(diào)控是一種基于光物理過程的操縱方法，充分利用分子的激發(fā)態(tài)來驅(qū)動材料整體的分子組裝，并在此基礎上原位調(diào)控有機/高分子材料的多尺度結構、有序性及相應功能。這種自下而上的物理性的自組裝光控技術，是基于光照使分子在激發(fā)態(tài)下發(fā)生構象改變（但不改變化學結構） 并驅(qū)動分子聚集，從而帶動整個材料體系協(xié)同組裝或相變。與光化學反應相比，這種物理性的光控過程，既能發(fā)揮光的輻照優(yōu)勢，又能從源頭上規(guī)避傳統(tǒng)光化學手段中的反應轉(zhuǎn)化率和副反應問題，實現(xiàn)激發(fā)態(tài)的直接利用。
圖 2. 激發(fā)態(tài)構象變化的物理性自組裝光控技術
圖 3.基于PEIA策略構筑多硫芳烴自組裝體系示意圖
近日，復旦大學朱亮亮團隊應邀為《Accounts of Chemical Research》撰寫綜述，系統(tǒng)地總結了激發(fā)態(tài)調(diào)控實現(xiàn)分子自組裝(PEIA)策略。作者首先評論了光驅(qū)動自組裝所面臨的問題。然后總結了實驗室近年來關于PEIA方面的研究進展。以多硫芳烴及其衍生物為研究對象對這類分子的光激發(fā)運動、聚集及自組裝行為進行了研究。通過一系列的研究工作，實現(xiàn)了光激發(fā)誘導組裝策略在溶液、晶體生長和薄膜中的可操控性。此外，還實現(xiàn)了光激發(fā)誘導的多硫芳烴的自組裝可以協(xié)同驅(qū)動各種嵌段共聚物體系中的分子運動和相變過程。最后作者對PEIA未來的發(fā)展提出了展望。作者希望該綜述中提出的PEIA策略能夠促進基于激發(fā)態(tài)構象實現(xiàn)自組裝分子體系的開發(fā)，推動超分子化學的進一步發(fā)展。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00818
