以磁性簇合物为核,以共轭高分子为支链的超分子星状聚合物:自组装纳米结构、光物理性质和磁性研究
结题报告
批准号:
21674044
项目类别:
面上项目
资助金额:
68.0 万元
负责人:
卜伟锋
依托单位:
学科分类:
B0110.超分子化学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
何立鹏、孟维晟、屈芳、王永月、黄焕婷、李丽杰、刘晓宁、虎琳琳、王俊
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中文摘要
磁性簇合物含有有限数量的顺磁金属离子,具有确定的拓扑结构以及磁制冷和单分子磁体等性质。本项目针对磁性簇合物的应用,通过超分子组装来构筑功能集成的簇基共轭高分子杂化材料,以及材料自组装形成多级有序纳米结构。一、通过端基带有离子基团的共轭高分子和相反电荷的磁性簇合物的静电自组装,构建以磁性簇合物为核,以共轭高分子为支链的超分子星状聚合物。这类组装体可视作共轭星状聚合物的模型体系。二、在改变溶剂质量的溶液体系中,研究这些模型共轭星状聚合物之内、之间的共轭高分子链段间相互作用和自组装纳米结构,揭示它们的自组装机制,可控实现磁性簇合物在共轭高分子体系中的有序排列。三、在研究自组装行为的同时,详细研究与之相对应的光物理性质和磁性,阐明杂化星状聚合物的超分子结构、自组装纳米结构与功能特性三者间的内在联系。该研究将磁性簇合物和共轭高分子的可加工性、发光结合在一起,将为磁性簇合物的进一步器件化提供知识基础。
英文摘要
Magnetic clusters contain a finite number of paramagnetic metal ions, possess well-defined topological structures and exhibit intriguing magnetic properties such as magnetic cooling and single-molecule magnet behaviours. Their real applications require fabricating cluster-based conjugated polymer hybrids with function combination by using supramolecular self-assembly. The resulting materials further self-assemble into hierarchical nanostructures, often through solution-based processes. (i) We will prepare and characterize a series of supramolecular starlike polymers, in which the cores are magnetic clusters and the arms are conjugated polymers. Because of the highly similar architecture, such assemblies can be regarded as a model of conjugated starlike polymers. (ii) Accordingly, intra- and inter-star interactions between the segments of the conjugated arms and self-assembled behaviors of the model conjugated star polymers in solvents of variable quality will be studied systematically, where the self-assembled mechanism is then clarified in detail. (iii) Meanwhile, the photophysical and magnetic properties are investigated correspondingly. And therefore, we will build a substantial relationship among supramolecular structures, self-assembled structures and functional properties. The present concept concerning a combination of magnetic clusters with conjugated starlike polymers will open a new avenue to develop cluster-based functional materials and devices.
自然界通过自组装各种各样的构筑砌块建立了复杂的生命世界与材料体系。星形聚合物是近年来人们发现的一类新型自组装构筑基元,具有独特的分子结构和物理化学性质。但是,它们在溶液中的自组装行为、机制、功能强化尚不明确。难点在于传统星形聚合物的核和壳均属于有机物,缺少对照,难以区分。为此,我们精准制备了以稀土簇合物或多酸簇合物为核的星形超分子嵌段共聚物和杂臂星形超分子共聚物。无机簇合物的引入使得我们能够通过透射电子显微镜(TEM)区分星形聚合物的核壳结构,进而监测其自组装过程。这些星形共聚物在非选择性溶剂中自组装形成胶束状聚集体,与其单分子形式的共识形成了鲜明对比。这一不寻常的自组装行为归因于星形共聚物中臂与臂之间的拓扑受限作用,使得不同臂之间的弱的不相容性得以增强。多酸基聚苯乙烯−聚乙二醇(PS−PEG)杂臂星形共聚物在甲醇基选择性溶剂中反常地形成了一系列非传统的聚集结构:纤维状聚集体、片层结构和中空球形结构。杂臂星形共聚物在非选择性溶剂中形成的反胶束核−壳结构得以保持:以[α-SiW12O40]4−/PEG为核,以PS为壳。其驱动机制是在弱化PS链溶剂质量的条件下产生的反胶束之间和胶束内部的范德华吸引力。不同的是,它们在氯仿/甲醇中自组装形成以PS为核,以[α-SiW12O40]4−/PEG为壳的囊泡结构。这些囊泡的形成经历了一胶束中间态。这些多层次的,复杂的自组装结构及其形成机制不同于两亲性(大)分子在选择性溶剂中形成的胶束状聚集体,是一类新型自组装模式。水溶性的星形共聚物可用作活体内磁共振造影成像,油溶性的星形共聚物具有良好的润滑性能,冠醚/二级铵盐连接的多酸基星形超分子聚合物展示了可控的质子导电性。铑(I)配合物基聚合物胶束兼具有近红外磷光成像和抗癌活性。这些含有簇合物、配合物的星形共聚物复合材料有望应用于摩擦、光电功能、生命科学等领域,是一类很有应用潜力的聚合物基复合材料。
期刊论文列表
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Coordination-driven micellelization of block copolymers with gold(I) complexes induces remarkable phosphorescence enhancements with reversible mechanochromism
嵌段共聚物与金(I)配合物的配位驱动胶束化诱导显着的磷光增强,并具有可逆的力致变色现象
DOI:10.1039/c7sm02148h
发表时间:2017
期刊:Soft Matter
影响因子:3.4
作者:Wang Jun;He Qun;Wang Chen;Bu Weifeng
通讯作者:Bu Weifeng
E/Z isomerization effects on aggregation-enhanced emission of tetraphenylethene derivatives assisted by host-guest recognition
主客体识别辅助下的E/Z异构化对四苯乙烯衍生物聚集增强发射的影响
DOI:10.1039/c7ra06475f
发表时间:2017
期刊:Rsc Advances
影响因子:3.9
作者:Li Lijie;He Lipeng;Liu Xiaoning;Liu Haomin;Hu Linlin;Guo Pingxia;Bu Weifeng
通讯作者:Bu Weifeng
Phosphorescent and semiconductive fiber-like micelles formed by platinum(II) complexes and block copolymers
由铂(II)络合物和嵌段共聚物形成的磷光和半导电纤维状胶束
DOI:10.1039/c7tc04686c
发表时间:2017
期刊:Journal of Materials Chemistry C
影响因子:6.4
作者:Hu Linlin;Qu Fang;Wang Yongyue;Shen Junfang;He Qun;Zhang Bin;Bu Weifeng
通讯作者:Bu Weifeng
DOI:10.1021/acsmacrolett.9b00397
发表时间:2019
期刊:ACS Macro Letters
影响因子:5.8
作者:Wang Jun;Li Lijie;Yang Weili;Yan Zihao;Zhou Yufeng;Wang Binghua;Zhang Bin;Bu Weifeng
通讯作者:Bu Weifeng
Multiple stimuli-responsive supramolecular gels constructed from metal-organic cycles
由金属有机循环构建的多重刺激响应超分子凝胶
DOI:10.1039/c6py01580h
发表时间:2016
期刊:Polymer Chemistry
影响因子:4.6
作者:Li Lijie;Cong Yong;He Lipeng;Wang Yongyue;Wang Jun;Zhang Fu-Ming;Bu Weifeng
通讯作者:Bu Weifeng
多酸团簇基遥爪型聚合物的流变学研究:一种簇际相互作用的定量测试方法
  • 批准号:
    92161126
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    75.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    卜伟锋
  • 依托单位:
基于多酸簇合物的星形超分子聚合物:精准制备、在基础油中的溶液行为与摩擦学应用
  • 批准号:
    52073130
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    卜伟锋
  • 依托单位:
基于发光铂(II)配合物的杂化高分子:合成、自组装结构转变与光物理性质研究
  • 批准号:
    21474044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    卜伟锋
  • 依托单位:
基于铀同多酸的有机/无机杂化材料:铀酰离子的分离、自组装结构和光谱性质
  • 批准号:
    51173073
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    卜伟锋
  • 依托单位:
嵌段共聚物/多酸杂化材料的制备、自组装以及光物理性能研究
  • 批准号:
    20901034
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    卜伟锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金