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任詠华组Chem:发光铂配合物和嵌段共聚物的超分子共组装

发光材料在日常生活和工业生产中均具有广泛的应用。多吡啶二价铂配合物具有多样化的光谱性质和优异的发光性能,是一类重要的金属配合物。该配合物在固态和溶液条件下均能通过非共价的金属-金属和π-π堆积作用形成有序的聚集体,金属-金属作用的形成通常伴随着体系近红外发光性质的出现。多吡啶二价铂配合物的超分子组装及其应用是近期研究的热点,然而,已报道的研究工作大多数集中在该配合物单组分体系超分子组装行为的研究及应用。

图1. 一维纳米晶体的(A)紫外-可见吸收光谱;(B)稳态发光光谱;(C)透射电镜成像;(D)X射线衍射图谱;(E)选区电子衍射花样;(F)结构示意图。


近日,香港大学任詠华点击查看介绍课题组利用多吡啶二价铂配合物和嵌段共聚物的超分子共组装获得了形貌均一且结构规整的一维纳米晶体。得到的纳米晶体为核-壳结构,壳层由中性的亲水嵌段组成,铂配合物在核区通过金属-金属和π-π作用堆积成六方柱状相,核区通过带电嵌段和铂配合物的静电吸引进一步得到稳定。共组装的设计理念使该超分子体系兼具灵活性和可控性:通过改变铂配合物的化学成分,使用较少的合成步骤,可以获得一系列光学性质多样化的一维纳米晶体;通过改变铂配合物和嵌段共聚物的投料比,可以控制一维纳米晶体的长度;通过改变嵌段共聚物的结构参数,可以控制一维纳米晶体的直径。

图2. 补丁粒子的形成及其二维组装的透射电镜观察。(A)一维纳米晶体;(B)超声处理得到较短的一维纳米晶体;(C)带状纳米晶体;(D)较短的带状纳米晶体;(E)较宽的带状纳米晶体;(F)选区电子衍射花样。


更为有趣的是,当受到超声波的作用后,共组装制备获得的一维纳米晶体会发生断裂,形成较短的一维纳米晶体,这些较短的纳米晶体会自发组装形成规整的二维带状纳米晶体。对获得的带状纳米晶体进行超声处理可以得到较短的带状纳米晶体,这些较短的带状纳米晶体也可发生二维组装,形成宽度较大的带状纳米晶体。机理研究表明,超声作用除了能够使一维纳米晶体发生断裂,还能破坏嵌段共聚物和铂配合物的静电吸引,使一部分稳定纳米晶体的嵌段共聚物离开纳米晶体表面,诱导体系的二维组装。事实上,超声处理得到较短的一维纳米晶体是一种补丁粒子(patchy particle),该补丁粒子同时具有侧面和末端的双重补丁,通过对侧面补丁活性的调变,可以控制补丁粒子的二维组装程度,得到不同宽度的带状纳米晶体。在具有侧面和末端双重补丁的补丁粒子制备及组装方面,该研究工作尚属首例。

图3. 补丁粒子及其二维组装的机理示意图。


该研究工作为分子功能材料的纳米化提供了一条全新的途径,超分子共组装的设计理念可以实现纳米结构的有效操控、化学成分灵活可调,并且简化合成步骤、制备方便,具有很大的应用潜力。相关工作近期发表在Chem 上,文章的通讯作者是香港大学的任詠华教授,第一作者是香港大学的博士后张卡卡


该论文作者为:Kaka Zhang, Margaret Ching-Lam Yeung, Sammual Yu-Lut Leung, Vivian Wing-Wah Yam

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Manipulation of Nanostructures in the Co-assembly of Platinum(II) Complexes and Block Copolymers

Chem, 2017, 2, 825, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.04.017


导师介绍

任詠华

http://www.x-mol.com/university/faculty/39445


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