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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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宋延林/喬雅麗團隊在氣泡模板印刷手性增強的分子多級次組裝體方面取得新進展
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宋延林/喬雅麗團隊在氣泡模板印刷手性增強的分子多級次組裝體方面取得新進展 發(fā)布時間：2024-07-08【字體： 大 中 小 】【打印】 【關(guān)閉】 分子材料精準可控組裝與圖案化是功能分子器件制備和應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，分子多級次組裝體系的精確控制與性能調(diào)控仍面臨巨大挑戰(zhàn)。表界面科學(xué)研究為分子精準組裝與規(guī)模圖案化提供了新的機遇。將分子自組裝與表界面納米技術(shù)相結(jié)合，有望為分子精準可控組裝與圖案化提供新的途徑。 在國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院和北京分子科學(xué)國家研究中心的支持下，化學(xué)研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林、喬雅麗團隊突破氣泡演化過程中的奧斯瓦爾德熟化等局限，提出了一種氣泡模板印刷分子尺度圖案與器件的新思路，利用氣泡壁限域效應(yīng)驅(qū)動分子受限組裝的策略，在分子材料可控組裝與圖案化方面取得了系列研究進展（Sci. Adv.2023, 9, eadf3567; J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 2404-2413; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 16547; InfoMat. 2022, 4, e12323）。氣泡膜極限厚度可達雙分子層的牛頓黑膜（Newton Black Film），為功能分子精準圖案化提供了一種獨特的解決思路，有望突破目前分子器件制備的局限。 近期，該團隊從氣泡陣列中氣液界面限域效應(yīng)出發(fā)，通過構(gòu)建具有不同受限維度和動力學(xué)特性的限域體系，系統(tǒng)探究了不同限域體系對于手性分子的組裝行為與聚集結(jié)構(gòu)的調(diào)控規(guī)律。他們利用兩親手性分子Azo-Glu模型體系研究發(fā)現(xiàn)，在四種限域條件中，只有氣泡模板限域形成了分形多級次組裝體，并表現(xiàn)出獨特的手性、有序性和取向特性。結(jié)合二次諧波技術(shù)和分子動力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn)上述手性增強歸因于發(fā)泡過程中氣液界面的快速形成，其界面形成的時間決定了組裝機制。進一步，通過分析分形組裝圖案的平均分形維數(shù)，闡明了氣泡限域下多級次組裝過程中的擴散限制聚集（DLA）機制。氣泡限域的手性增強作用也可應(yīng)用于對映體的混合組裝。他們還利用磁導(dǎo)原子力顯微鏡探索了圖案化手性組裝體的光致可調(diào)的手性誘導(dǎo)自旋選擇性（CISS）效應(yīng)。該工作揭示了氣泡陣列模板的限域組裝規(guī)律，展示了氣泡限域增強組裝體手性的潛力，為分子多級次組裝與圖案化提供了新的思路。 相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Journal of the American Chemical Society期刊上（J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c05141），論文第一作者為博士研究生高杰、歐陽光輝副研究員與中國科學(xué)院過程工程研究所周鵬副研究員為共同第一作者，通訊作者為宋延林研究員、喬雅麗研究員、劉鳴華研究員和張貞研究員。 圖1. 氣泡限域驅(qū)動手性分形組裝過程示意圖，以及時空特性調(diào)控的四種限域場景，從自由液滴、平板限域、硅柱模板限域到氣泡模板限域 圖2. 氣泡限域場景下的分子多級次組裝調(diào)控與機制研究 綠色印刷院重點實驗室 2024年7月8日 |
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