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唐本忠院士团队AIE魔方水凝胶可控动态共价作用组装功能性宏观魔方

2019-08-08



    图案(模式)能抓取独特的信息或编码用于特定功能而在众多领域受到广泛应用。如:可根据离散神经元网络状态对嗅觉模式分类;大气环流模式的改变有助于极端气温的预测;对残留森林空间图案的分析可以给出与全球森林砍伐相关的信息;介观时空相位图案与神经元局部场电位的β振幅变化有关。而色彩图案更有研究意义,如色彩图案在选择性比色传感器(检测各种挥发性有机化学品或气体)阵列中起着关键作用,彩色图案存储网站信息。而且基于图案的彩色材料在结构色印刷、寡核苷酸阵列、电致发光器件、人眼视网膜的色觉标测、计算建模、记忆电阻网络和生物学拟态等领域也有重要的应用。要实现以上新的/不同的应用和功能,就需要去生成新的图案。然而大部分体系生成的图案不可交换(not interchangeable),在材料的制备上仍面临很大挑战。通过简易的物理操控改变图案的功能性材料阵列或许可促进图案相关研究和应用。


图1.鲁比克魔方水凝胶
近日,唐本忠院士团队Sessler (UT-Austin)等以魔方(Rubik’s Cube)为模型的构建了可交换的图案阵列系统。作者利用苯甲醛和酰肼可形成动态共价键(dynamic covalent interaction)制备了空白水凝胶和蓝、绿、黄、橙、红、白六种颜色AIE水凝胶,通过长时间(24小时)黏附制得六面颜色不同的强黏附水凝胶立方体单元,通过短时间(1小时)黏附制得3×3×3弱黏附水凝胶魔方。由于每个立方体单元之间的弱黏附,可实现物理改变魔方的结构和图案。这一研究为如何利用动态共价水凝胶的时间特征(强黏附与弱黏附)来创造易于操作的宏观结构提供了思路。
图文速递
图2.(a)化学鲁比克魔方水凝胶的制造:通过空白水凝胶和AIE水凝胶的黏合(HG-1到HG-6:蓝、绿、黄、橙、红、白)。(b)水凝胶化学结构。(c)AIE化学结构。Rubik立方体的名称和表示获得Rubik品牌有限公司的许可。
图3. AIE水悬浮液(S-1到S-6:蓝、绿、黄、橙、红、白)和相对应的AIE水凝胶(HG-1到HG-6)
图4. (a)魔方水凝胶立方体制备:空白凝胶和AIE水凝胶宏观黏合24小时。(b)魔方水凝胶制备:宏观立方体(3×3×3)黏合1小时。(c)手动翻转魔方水凝胶。空白凝胶尺寸为8×8×8mm3,AIE水凝胶尺寸为8×8×1mm3。
图5.(a)水平翻转;(b)垂直翻转;(c)水平和垂直双翻转。 图6.魔方面图案变化(a)离位修饰;(b)化学刺激;(c)尺寸改变
文章官网链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201902365

来源:高分子科学前沿

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