分子量作為聚合物的一種重要性質,對聚合物的物理性能,加工性能及使用性能等均有顯著影響。當分子量較低時,聚合物的機械強度和韌性很低,缺乏使用價值;當分子量明顯增加后,其許多優良性能隨之而產生;但是,當分子增加到某一數值后,上述各種性能變化很慢,趨向于某一極限值。因此,區分聚合物的分子量具有重要意義。
超分子聚合物是單體通過非共價鍵作用力自組裝形成的,其非共價鍵的動態特性賦予了超分子聚合物可逆性、刺激響應性和自適應性等一些獨特的性質。目前,表征超分子聚合物分子量的方法包括理論計算,尺寸排阻色譜,質譜,核磁共振波譜等,但這些方法均不能便捷、直觀地區分超分子聚合物的分子量。
針對這一科學難題,華中科技大學吉曉帆教授團隊設計了一種熒光顏色可變的超分子聚合物:當分子量增加時,其顯示的熒光顏色也發生變化,從而實現了超分子聚合物分子量熒光可視化區分。
在此工作中,該團隊合成了一種包含兩個UPy基團和芘苯并腙熒光團的超分子單體M1。隨著單體濃度的增加,一方面,UPy基團使M1通過四重氫鍵作用力形成不同分子量的超分子聚合物,另一方面,具有聚集誘導比率發射(Aggregation-Induced Ratiometric Emission, AIRE)性質的芘苯并腙熒光團聚集程度增加,熒光顏色發生變化。因此,隨單體濃度的增加,由M1形成的組裝體從環狀結構轉變為短鏈超分子聚合物,再逐漸轉變為長鏈超分子聚合物,同時,組裝體的熒光顏色由深藍色變為青色,最后變為黃綠色。 實驗結果表明,當單體M1的濃度從0.100 mM逐漸增加到100 mM,這一體系熒光光譜的最大發射峰從450 nm紅移至525 nm。與此同時,單體M1溶液的熒光顏色也發生了顯著變化:從深藍色、亮藍色、青色到黃綠色的逐漸轉變。此外,借助DOSY實驗和理論計算,可以得出不同濃度下的超分子聚合度DPDosy。再將DPDosy和CIE位移關系圖結合可知,當DPDosy從1.00逐漸增加至293后,其CIE位移也相對應地從(0.17,0.12)(深藍色)逐漸變化至(0.27,0.46)(黃綠色)。綜上,通過將AIRE基團引入到超分子單體中,超分子聚合物分子量實現了熒光可視化區分。 論文信息 A Strategy Based on Aggregation-Induced Ratiometric Emission to Differentiate Molecular Weight of Supramolecular Polymers Hui Liu, Ziqing Hu, Hanwei Zhang, Qingyun Li, Kai Lou, Xiaofan Ji* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202203505









