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近日，我?；W(xué)院郭旭虹教授課題組在納米聚電解質(zhì)刷原位誘導(dǎo)超分子纖維的組裝生成領(lǐng)域的研究取得較大進(jìn)展，論文在材料領(lǐng)域的權(quán)威期刊(Adv. Mater.)以“Directed Nanoscale Self-Assembly of Low Molecular Weight Hydrogelators Using Catalytic Nanoparticles”為題發(fā)表。（Adv. Mater., 2018, 1707408, IF:19.791）。

我校博士生王義明為第一作者，其導(dǎo)師郭旭虹教授以及國(guó)外聯(lián)合培養(yǎng)導(dǎo)師荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的Jan H. van Esch教授為該論文的共同通訊作者。該項(xiàng)工作的報(bào)道為實(shí)現(xiàn)在納米尺度上對(duì)分子組裝過程的定向誘導(dǎo)提供了新的技術(shù)思路。物質(zhì)的定向生長(zhǎng)控制在生物體中發(fā)揮著重要的作用，支撐著生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。定向控制材料的生成，在人工合成材料體系中也具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，尤其是在組織工程、微電子以及微型傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。截止目前，隨著諸如3D打印、光刻技術(shù)的發(fā)展，在微米甚至是亞微米尺度上定向誘導(dǎo)材料的制備已經(jīng)日趨成熟，然而要在納米尺度上實(shí)現(xiàn)這一過程卻依然存在瓶頸。如果能夠?qū)Ψ肿咏M裝過程進(jìn)行定向誘導(dǎo)，那么就有可能定向誘導(dǎo)功能材料的生成。

對(duì)于這些關(guān)鍵技術(shù)難題，課題組利用分子自組裝“bottom-up”思想，在納米微反應(yīng)器聚丙烯酸球形聚電解質(zhì)刷表面實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子組裝過程的定向誘導(dǎo)，突破了定向制備納米尺度材料難的技術(shù)瓶頸。由于聚丙烯酸球形聚電解質(zhì)刷表面負(fù)電性使得其周圍富集了大量的質(zhì)子，因而可以在聚丙烯酸球形刷表面原位催化模塊分子1和2反應(yīng)生成組裝單元分子3（如圖所示），進(jìn)而使得分子3優(yōu)先在聚丙烯酸球形刷表面完成組裝，形成超分子纖維，實(shí)現(xiàn)在納米尺度上對(duì)超分子凝膠纖維的組裝生成進(jìn)行定向控制。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究表明聚丙烯酸球形刷表面富集的大量質(zhì)子對(duì)超分子纖維的自組裝過程具有催化促進(jìn)作用。利用冷凍電鏡技術(shù)證明了聚丙烯酸球形刷能夠在納米尺度上實(shí)現(xiàn)對(duì)超分子凝膠纖維組裝生成的原位定向誘導(dǎo)。該研究得到了國(guó)家留學(xué)基金管理委員會(huì)的資助和支持。

郭旭虹教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事功能高分子材料和復(fù)雜流體流變學(xué)領(lǐng)域的研究。研究方向包括制備高分子納米材料和生物材料過程中涉及的化學(xué)工程基本問題以及功能高分子對(duì)油氣等多相復(fù)雜流體儲(chǔ)運(yùn)中涉及的界面現(xiàn)象和流變規(guī)律的影響和調(diào)控。近年來，課題組負(fù)責(zé)和參與完成國(guó)家自然科學(xué)基金、省部級(jí)、企業(yè)委托項(xiàng)目20余項(xiàng)，研究工作在Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J., J. Mater. Chem. A, Biomacromolecules, Macromolecules, ACS Appl. Mater. Interfaces, Langmuir, Ind. Eng. Chem. Res.等期刊上發(fā)表了200余篇。