多級自組裝構筑的功能性凝膠材料因其在催化、再生醫學、電池、客體分子的可控封裝/釋放等多方面的應用而受到廣泛關注。將超分子自組裝體引入到凝膠材料的制備中,可以賦予其自組裝體的特性,從而推動新材料的發展。尤其是結合基于氫鍵的陰離子配位自組裝體。由于氫鍵在生命體系中具有極其重要的作用和陰離子配位自組裝體無金屬離子的特性,使其更適合于環境和生命體系。隨著近年來陰離子配位化學的不斷發展,多樣的陰離子配位自組裝體被相繼報道。但是由于陰離子配位構型多變,同時不同類型的氫鍵給體之間的潛在競爭,使陰離子配位驅動自組裝體結合次級氫鍵體系多級自組裝構筑功能軟物質材料具有挑戰性。
近日,西北大學楊棟副教授團隊發展了以陰離子配位驅動自組裝體為核心,結合次級氫鍵體系多級自組裝構筑功能性凝膠材料的新策略。作者設計并合成一系列具有多種氫鍵給體和受體基團的配體。利用橋聯二脲和PO43-配位形成螺旋結構,再通過末端胺/酰胺基團形成分子間氫鍵,高效的制備了一系列基于陰離子配位的凝膠材料。 作者通過核磁、質譜以及X射線單晶衍射等測試手段對陰離子配位螺旋結構進行了系統的表征,表明其在溶液狀態和固體狀態都可以穩定存在。此外,單晶結構表明固體狀態下三股螺旋結構分子間存在多重氫鍵(末端酰胺基團之間形成的氫鍵;酰胺基團和脲基團之間形成的氫鍵),這為次級自組裝形成凝膠材料提供了條件。 通過陰離子配位驅動多級自組裝構筑的凝膠材料展現出有效的粘附性和導電性,可作為柔性導電膠應用于多種基底(玻璃、鋼、木材、聚四氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯)。黏附性測試表明,以聚甲基丙烯酸甲酯為基底可以牽引起10 kg的重物(4 cm2的粘附區域)。膠體連接的簡單電路表明該凝膠具有導電性且展現出較好的柔任性 該工作是首例結合陰離子配位自組裝體構筑的凝膠材料。基于陰離子配位驅動多級自組裝策略將為設計和制備具有可調節機械強度的凝膠材料開辟新的途徑,為其在導電粘合劑、可穿戴仿生電子器件和軟體機器人等方面的應用提供可能。 論文信息 Hierarchical Self-Assembly of Adhesive and Conductive Gels with Anion-Coordinated Triple Helicate Junctions Yiwei Gao, Dr. Jie Zhao, Dr. Zehuan Huang, Dr. Tanya K. Ronson, Fen Zhao, Yue Wang, Boyang Li, Chenlu Feng, Prof. You Yu, Prof. Yongliang Cheng, Prof. Dong Yang, Prof. Xiao-Juan Yang, Prof. Biao Wu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202201793










