近日，華東理工大學化工學院郭旭虹教授課題組在納米聚電解質刷原位誘導超分子纖維的組裝生成領域的研究取得較大進展，相關研究論文“Directed Nanoscale Self-Assembly of Low Molecular Weight Hydrogelators Using Catalytic Nanoparticles”在材料領域的權威期刊《先進材料》(Adv. Mater.)發表。
該項工作的報道為實現在納米尺度上對分子組裝過程的定向誘導提供了新的技術思路。物質的定向生長控制在生物體中發揮著重要的作用，支撐著生命活動的正常進行。定向控制材料的生成，在人工合成材料體系中也具有重要的科學意義和應用價值，尤其是在組織工程、微電子以及微型傳感器等領域具有廣闊的應用前景。截止目前，隨著諸如3D打印、光刻技術的發展，在微米甚至是亞微米尺度上定向誘導材料的制備已經日趨成熟，然而要在納米尺度上實現這一過程卻依然存在瓶頸。如果能夠對分子組裝過程進行定向誘導，那么就有可能定向誘導功能材料的生成。
對于這些關鍵技術難題，課題組利用分子自組裝“bottom-up”思想，在納米微反應器聚丙烯酸球形聚電解質刷表面實現了對分子組裝過程的定向誘導，突破了定向制備納米尺度材料難的技術瓶頸。由于聚丙烯酸球形聚電解質刷表面負電性使得其周圍富集了大量的質子，因而可以在聚丙烯酸球形刷表面原位催化模塊分子1和2反應生成組裝單元分子3（如圖所示），進而使得分子3優先在聚丙烯酸球形刷表面完成組裝，形成超分子纖維，實現在納米尺度上對超分子凝膠纖維的組裝生成進行定向控制。反應動力學研究表明聚丙烯酸球形刷表面富集的大量質子對超分子纖維的自組裝過程具有催化促進作用。利用冷凍電鏡技術證明了聚丙烯酸球形刷能夠在納米尺度上實現對超分子凝膠纖維組裝生成的原位定向誘導。
博士生王義明為第一作者，其導師郭旭虹教授以及國外聯合培養導師荷蘭代爾夫特理工大學的Jan H. van Esch教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了國家留學基金管理委員會的資助和支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201707408
