自组装手性共轭聚合物纳米超结构及其性能研究

以具有特定功能的纳米结构为组装单元，在大尺度和高级次上组装纳米超结构，并以此为基础构筑纳米器件，有利于发挥纳米结构单元的协同效应，因而引起了越来越多的关注。本申请将以手性纳米超结构为研究对象，围绕手性共轭聚合物在自组装形成纳米超结构过程中的手性传递和放大这一基本科学问题展开。通过对自组装过程中非共价作用力的调控，实现手性共轭聚合物纳米超结构的制备。并在此基础上构建基于手性超结构的微/纳米器件，研究手性结构对外界光、电、磁和化学信号的响应，期望获得不同于非手性纳米结构的物理化学特性。本研究不仅有利于阐明手性在不同尺度和级次间传递的自组装机理，并将显著推动与超分子手性相关的特殊物理化学现象的研究。希望通过三年的探索，在自组装手性共轭聚合物超结构及其性能研究方面取得创新性成果，发表5篇以上高水平论文，申请专利1-2项，形成一支在手性自组装领域具有一定影响力的研究团队。

本项目围绕手性共轭聚合物在自组装形成过程中的手性传递和放大这一基本科学问题展开。通过对自组装过程中弱相互作用力的调控，实现手性共轭聚合物纳米结构及其超结构的调控；在此基础上构建微/纳米器件，研究手性结构对外界化学信号的响应特性。该项目共发表和接收文章22篇，其中J. Am. Chem. Soc. 一篇，Adv. Mater. 三篇。.（1）螺旋纳米结构的手性调控.设计合成了含葡萄苷的手性苝酰亚胺衍生物PTCDI-BAG，系统研究了热力学因素和动力学因素对手性分子组装过程和组装结构的影响，获得了不同手性螺旋的纳米带和纳米线；设计合成含葡萄苷的手性苝酰亚胺双亲性衍生物PTCDI-HAG，通过组装溶剂极性的改变，实现了PTCDI-HAG 分子在纳米结构中排列方式和手性的调控。.（2）手性螺旋异质结构的可控制备.在手性调控的基础上，我们制备了一种新颖的异质结结构。该结构在同一根螺旋导电聚苯胺纳米纤维上一端具备右旋纳米纤维结构，而另一端具备左旋纳米纤维结构。其制备是通过控制苯胺和氮甲基苯胺共聚过程中位阻引起的螺旋翻转驱动力而造成的螺旋翻转而得到的。.（3）单一手性螺旋超结构的可控制备与传感性能.以手性樟脑磺酸为掺杂剂成功制备出单一手性的聚苯胺，然后通过自组装方法在有机相溶液中制备了长度在20μm以上、具有清晰螺旋并且分散性较好、多级次手性的手性聚苯胺螺旋微米纤维。构建了基于聚苯胺螺旋微米纤维的手性传感器件，实现了对不同手性氨基己烷的特异性识别。.基于我们在单一手性结构制备和性能研究方面的工作，我们应邀为Adv. Mater. 撰写综述文章，系统总结了我们在手性诱导、手性调控和手性放大方面的研究工作，并提出了手性电子学的概念，这将对未来手性结构的可控制备和应用研究产生重要的指导意义。