带电嵌段共聚物自组装形成超晶格

来源：高分子科学前沿

原标题：控制电荷引入，超晶格结构可达！《Nature》子刊：带电嵌段共聚物自组装形成超晶格

带电嵌段共聚物因为其独特的自组装行为和物理化学性质，在过去的半个多世纪里受到了广泛的关注。通过控制含离子的嵌段共聚物的结构，具有特定电荷比例和纳米结构的带电嵌段共聚物已经在纳米光刻、能量储存运输以及制药等应用上产生广泛的影响。

认识带电嵌段共聚物的自组装行为，但仍处于萌芽阶段。目前更是还没人报道发现嵌段聚合物和超晶格结构之间的关系。近日，明尼苏达大学的Timothy Lodge教授团队报告了一个有趣的关于超晶格结构形成的发现。题为《Superlatticeby charged block copolymer self-assembly》发表在最新的《Nature Communications》上。

Timothy团队首先合成了一种对称的带电嵌段共聚物 - 聚[(低聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯 - 低聚(乙二醇)丙基磺酸钠甲基丙烯酸酯)]- b -聚苯乙烯（简称POEGMA-PS）。Jimin Shum等发现特别是在电荷含量方面的分子结构系统性改变，可以使POEGMA-PS 自组装形成超晶格片层形态，这是一类以前不为人知的双块体纳米结构。当POEGMA区荷电基团的比例约为5~25%时，嵌段聚合物的结构惊人地类似于钙钛矿衍生物。作者认为是电荷分数和离子基团的束缚作用对于超晶格结构形成的起了关键作用。本研究的重要意义在于发现了控制电荷的引入可以决定超晶格结构的形成。

图示一：带电嵌段共聚物的制备。

图示二：带电嵌段共聚物的自组装。小角度和中角度x射线散射(SAXS和MAXS)表征。

Jimin Shim是文章的第一作者，Frank S. Bates教授和Timothy P. Lodge为文章的共同通讯作者。