嵌段共聚物诱导纳米粒子手性组装及手性响应特性研究

Hybrid materials composed of chiral nanoparticles present chiral response to eternal stimuli, then show great potential in various areas such as biosensor, negative refractive materials, chiral catalyst and chiral separation materials. Chiral assembly of achiral nanoparticles with chiral template is an important strategy to endow the hybrid materials with chirality. However, the methods available presently to control the chiral assembly of nanoparticles was only effective for the chiral self-assembly in solution, no matter biomolecules as template or circular controlled chiral assembly of the nanoparticles. In this project, a new strategy based on chiral supramolecules will be investigated to control the chiral assembly of nanoparticle in the membrane form. The chiral supramolecules are composed of small chiral molecules and achiral block copolymer. By using this chiral supramolecules as template, the chiral assembly of different nanoparticles in block copolymer film will be investigated and the obtained hybrid film will be further submitted to investigate the chiral response to eternal stimuli.

基于手性纳米粒子的纳米复合材料对外界刺激具有明显的手性响应特性，在生物传感器、负介电材料、手性催化以及手性分离等领域具有极大的应用潜力。因此设计和制备基于纳米粒子的手性复合材料成为近年来材料科学的一个前沿领域和重要研究课题，而利用外加模板诱导纳米粒子手性组装是制备这类复合材料的重要方法。而目前文献报的控制纳米粒子组装的方法仅能在溶液中进行。在本申请中，我们提出利用氢键将手性小分子与嵌段共聚物进行复合物，诱导嵌段共聚物形成具有手性特征的复合物，并以此为模板诱导不同纳米粒子（金和量子点）手性组装。在此基础上探讨具有不同结构的手性复合薄膜的手性响应特性和发光特性。

近年来，手性功能材料，特别是基于纳米功能单元的手性复合材料在众多领域表现出极大的应用前景。利用嵌段共聚物作为模板制备具有手性响应的纳米粒子/嵌段共聚物复合材料是近年来高分子功能材料领域的一个前沿研究方向。虽然目前国内外研究人员对于嵌段共聚物/纳米粒子复合材料制备方面取得了一定的进展，但是如何控制纳米粒子或者其它功能单元在复合薄膜内部的手性排列仍然是该领域的一个难点和重点。研究如何实现纳米粒子或者其它功能单元在复合材料内部手性排列，并以此为基础来调控复合薄膜的手性响应特性，这对制备新型手性功能材料具有非常重要的意义。.在前期研究过程中，我们发现将手性小分子通过氢键作用复合到嵌段共聚物本体材料中，可以得到手性可控的手性纳米螺旋结构。在本项目中，我们通过对手性诱导过程的调控机制的研究，成功制备了螺旋手性可控的单螺旋，双螺旋以及环状组装纳米结构。 在此基础上，以这类手性可控的螺旋结构为模板诱导不同的纳米粒子手性排列，成功制备了具有手性响应特性的金属纳米粒子/嵌段共聚物复合薄膜。第三，我们进一步通过将不同的非手性荧光分子与该螺旋组装体系进行共组装，系统研究了复合薄膜的圆偏振发光特性与螺旋结构的依赖关系，发现荧光分子圆偏振发光对螺旋结构的“反手性”依赖特性。第四，通过改变手性小分子的化学结构，我们发现体系的纳米螺旋组装特性可以有效的从纳米尺度传递到微米尺度，这为新型圆偏振发光材料的制备提供了一个简单高效的途径。