光供能的耗散超分子聚合

【作者】 尹子鹤； 宋国彬； 焦阳； 郑鹏； 徐江飞； 张希；

【机构】 清华大学化学系有机光电子与分子工程教育部重点实验室； 南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室；

【摘要】 超分子聚合物是单体通过非共价相互作用自组装形成的聚合物。超分子聚合物具有可逆、可降解、自修复、易加工、可再生等特点,在可循环材料、生物医用材料等方面有巨大应用前景。长期以来,超分子聚合物的构筑主要局限于热力学平衡态或动力学捕获态。如能在远离平衡态构筑超分子聚合物,则可通过能量的持续输入调控超分子聚合的进度,且由于远离平衡态后体系的状态数大大增加,有望赋予超分子聚合物更丰富的结构和可调制的性质,开拓超分子聚合物的新体系。我们建立了一种光供能的耗散超分子聚合新方法,成功地实现了超分子聚合在热力学平衡态和远离平衡态之间的转换。为此,我们设计了具有两个紫精基元的双官能度单体。当通过光照向体系输入能量时,体系远离平衡态,紫精基元则通过光致电子转移被还原为紫精自由基。通过光能的持续输入将单体还原,我们实现了实现远离平衡态下的超分子聚合,其驱动力为紫精自由基与葫芦[8]脲的主客体相互作用。与此同时,空气持续氧化紫精自由基,因此当停止光照后,输入的能量逐渐耗散,体系自发地回到平衡态,超分子聚合物解聚。基于这一方法,我们成功构筑了聚合度连续可调、自发解聚的线型超分子聚合物,并将方法拓展至耗散交联超分子聚合体系,制备了环境自适应的动态超分子材料。我们期待这一光供能的耗散超分子聚合策略能够为超分子聚合物领域开辟新的视野,并有望开拓超分子聚合物承担功能的潜力。更多还原