Control over the self-assembly pathways of small functional molecules is a current trend in supramolecular chemistry, as a variety of metastable self-assemblies with nanostructures distinct from those of thermodynamically stable assemblies can be formed as kinetic products. If such kinetically formed assemblies can be trapped under non-equilibrium conditions, diverse self-organized structures beyond the immediate molecular design may be accessible. The self-assembly of specifically designed amphiphilic π-conjugated molecules in water represents a promising strategy to realize such conditions, wherein strong hydrophobic molecular interactions play an important role. Based on the alkyl-tethered covalent perylene bisimide (PBI) dyad scaffold that can potentially aggregate into one-dimensional supramolecular polymers, herein we demonstrate that an amphiphilic molecular design can open up new self-assembly pathways, which can potentially afford distinct nanostructures in aqueous media. We synthesized amphiphilic PBI dyads that contain one PBI unit functionalized with hydrophobic branched alkyl chains, and one PBI unit functionalized with hydrophilic branched alkyl chains. By changing the composition ratio of the THF/water mixtures, we obtained one-dimensional fibrous and vesicular aggregates as a result of increasing hydrophobic effects. Increasing the temperature of the THF/water mixtures in which fibrous aggregates are preferentially formed subdued the aggregation to entropy control and resulted in the formation of coil- and ring-shaped kinetic nanoaggregates.

中文翻译：

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水诱导的两亲性bi双酰亚胺二聚体自组装成囊泡，纤维，线圈和环†

对小功能分子的自组装途径的控制是超分子化学中的当前趋势，因为可以形成具有不同于热力学稳定的组装物的纳米结构的各种亚稳态自组装物作为动力学产物。如果可以在非平衡条件下捕获此类动力学形成的组装体，则可以使用超出直接分子设计之外的各种自组织结构。专门设计的两亲性π共轭分子在水中的自组装代表了实现这种条件的一种有前途的策略，其中强疏水分子相互作用起着重要的作用。基于可能会聚集成一维超分子聚合物的烷基束缚共价per双酰亚胺（PBI）二元支架，在本文中，我们证明了两亲性分子设计可以打开新的自组装途径，这可能会在水性介质中提供独特的纳米结构。我们合成了两亲性PBI dyad，它们包含一个被疏水性支链烷基链官能化的PBI单元和一个被亲水性支链烷基链官能化的PBI单元。通过改变THF /水混合物的组成比，由于增加了疏水作用，我们获得了一维纤维状和囊状聚集体。优先形成纤维聚集体的THF /水混合物的温度升高，抑制了聚集，从而实现了熵控制，并导致形成了线圈状和环状的动力学纳米聚集体。可以潜在地在水性介质中提供独特的纳米结构。我们合成了两亲性PBI dyad，它们包含一个被疏水性支链烷基链官能化的PBI单元和一个被亲水性支链烷基链官能化的PBI单元。通过改变THF /水混合物的组成比，由于增加了疏水作用，我们获得了一维纤维状和囊状聚集体。优先形成纤维聚集体的THF /水混合物的温度升高，抑制了聚集，从而实现了熵控制，并导致形成了线圈状和环状的动力学纳米聚集体。可以潜在地在水性介质中提供独特的纳米结构。我们合成了两亲性PBI dyad，它们包含一个被疏水性支链烷基链官能化的PBI单元和一个被亲水性支链烷基链官能化的PBI单元。通过改变THF /水混合物的组成比，由于增加了疏水作用，我们获得了一维纤维状和囊状聚集体。优先形成纤维聚集体的THF /水混合物的温度升高，抑制了聚集，从而实现了熵控制，并导致形成了线圈状和环状的动力学纳米聚集体。以及一个被亲水性支链烷基链官能化的PBI单元。通过改变THF /水混合物的组成比，由于增加了疏水作用，我们获得了一维纤维状和囊状聚集体。优先形成纤维聚集体的THF /水混合物的温度升高，抑制了聚集，从而实现了熵控制，并导致形成了线圈状和环状的动力学纳米聚集体。以及一个被亲水性支链烷基链官能化的PBI单元。通过改变THF /水混合物的组成比，由于增加了疏水作用，我们获得了一维纤维状和囊状聚集体。优先形成纤维聚集体的THF /水混合物的温度升高，抑制了聚集，从而实现了熵控制，并导致形成了线圈状和环状的动力学纳米聚集体。