聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）是一種典型的熱響應聚合物，其在水溶液中具有低臨界溶液溫度（LCST）相行為（低溫溶，高溫不溶），有望應用于組織工程、傳感器和離子識別等眾多領域。將偶氮苯光敏基元通過共價鍵的方式引入PNIPAm可構(gòu)建光控熱響應行為，實現(xiàn)精準非接觸式的刺激與響應。然而，由于偶氮苯阻聚性與自聚集等特性使得光響應溫度難控。
四川大學化工學院王彩虹團隊設計合成了親水性偶氮苯基離子液體[Azo][BF4]，以一種更為簡單的方法實現(xiàn)了光控LCST相行為，且紫外照射條件下PNIPAm聚集，這與共聚物體系光響應恰好相反。研究發(fā)現(xiàn)cis-[Azo][BF4]的存在削弱了PNIPAm與H2O之間的氫鍵作用，促進了PNIPAm的聚集。隨后，研究人員測試發(fā)現(xiàn)紫外照射使得體系傳導率在室溫下由5.28 mS/cm下降至0.16 mS/cm。這是由于[Azo][BF4]會被包裹在PNIPAm聚集體中，有效阻斷離子液體的遷移路徑；可見光照射之后，[Azo][BF4]被釋放，聚合物伸展，導電率恢復，該過程多次可逆，有望用于光致斷電等體系。
圖1. 本研究中所使用的化學物質(zhì)結(jié)構(gòu)式
因此，該研究首次報道了水系偶氮苯基小分子光致異構(gòu)調(diào)控了大分子的自組裝過程，同時基于聚合物納米自組裝對離子液體的宏觀性能進行了有效調(diào)控。該研究對于離子液體性能調(diào)控與聚合物自組裝領域具有重要的意義。
圖2. 本研究機理示意圖
以上相關成果發(fā)表在ACS Macro Letters (ACS Macro Lett. 2020, 9, 825?829)。論文第一作者為四川大學化學工程學院碩士研究生李佩琪，通訊作者為四川大學化工學院王彩虹博士和日本橫濱國立大學Masayoshi Watanabe教授。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.0c00170
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