在读博士一作！浙理工，唯一通讯单位新发Nature Synthesis！

第一作者：刘丽萍

通讯作者：童再再

通讯单位：浙江理工大学

童再再，浙江理工大学材料科学与工程学院教授。研究团队长期从事高分子结晶、嵌段共聚物自组装的研究，旨在从多层次结构层面上揭示高分子材料的构效关系，实现对高分子材料聚集态结构的深入认识及性能的调控，发展精准构筑高分子二维纳米材料及性能调控的新方法和新理论。以第一作者/通讯作者在Nat. Chem., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Macromolecules, ACS Macro Letters等期刊发表学术论文40余篇。（来源：童再再课题组网页）

论文速览

本研究通过自发的精确破碎方法，合成了具有各向异性的中空片状聚合物粒子。利用序列种子生长技术，构筑具有含区域稳定性-非稳定性的分段式胶束，利用胶束自发精确破碎的特性实现了一步法制备具有中空结构的二维（2D）片状胶束。

本研究报道了含有亚稳态结晶域的2D片状胶束在老化过程中会自发破碎。通过实验发现，低温下结晶的低分子量聚合物在2D片状胶束中形成亚稳定的域，这些域在老化时会自发断裂。

利用自发破碎的特性，通过空间选择性断裂2D分段片状胶束，制备了通常无法通过热力学过程获得的2D中空片状胶束。该策略为获得具有不同核化学组成的2D中空组装体提供了一种简单而通用的方法。

图文导读

图1：从1D PCL核形成种子在-25 °C下通过PBA聚合物混合物异质外延生长形成的2D PBA片状胶束的TEM图像。图像显示了经过5 min和24 h老化后的片状胶束形态，以及通过激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）和原子力显微镜（AFM）验证的中空结构形态。

图2：通过TEM分析，不同质量比的均聚物/BCP混合物在-25 °C下添加到1D PDMA137-b-PCL56-b-PDMA137种子后，2D PBA片状胶束随老化时间的形态演变。

图3：使用具有宽分子量分布的PCL均聚物通过种子生长从1D PBA核形成种子制备的2D PCL片状胶束的破碎过程。

图4：通过种子生长在-25 °C下制备的2D PBA片状胶束，使用不同质量比的高分子量PBA和低分子量PBA混合物的TEM形态。

图5：利用荧光标记的聚合物混合物，通过激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）图像展示了2D PCL片状胶束中不同PCL组分的组成分布。

图6：通过顺序种子生长方法在-25 °C下制备的具有不同化学稳定性的分段片状胶束的TEM图像，以及这些板片状胶束在老化24 h后的形态，展示了中空片状胶束的形成。

总结展望

本研究成功展示了一种通过自发精确断裂方法合成中空片状聚合物粒子的新技术。通过活性结晶驱动自组装技术，利用低温下种子生长方法，可制备出具有不同稳定性的2D片状胶束。这些片状胶束在老化过程中能够自发地在特定区域发生断裂，形成中空结构。

结果表明，低分子量均聚物的快速结晶是导致片状胶束断裂的关键因素，且可通过调节低分子量均聚物的含量、结晶温度和种子核组分来控制断裂速率。此外，通过顺序种子生长方法，可以制备具有不同化学组成和稳定性的2D分段片状胶束，进而通过选择性断裂最不稳定的域来获得中空片状胶束。

本工作不仅提供了一种避免复杂后处理步骤的简便方法来合成2D中空片状胶束，而且还可以利用不同域之间的断裂速率差异，以时空控制的方式实现选择性断裂，为制备具有复杂结构的2D纳米粒子提供了新的可能性。

文献信息

标题：Synthesis of hollow platelet polymer particles by spontaneous precision fragmentation

期刊：Nature Synthesis

DOI：10.1038/s44160-024-00554-0

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