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木虫之王 (文学泰斗)

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[交流] 【转帖】手性螺旋导电聚苯胺纳米纤维的研究取得新进展

手性螺旋导电聚苯胺纳米纤维的研究取得新进展
手性是自然界中广泛存在的一种现象，而手性导电聚合物纳米结构因其在手性识别和分离、隐身材料以及生物传感等领域有较大的应用前景而备受关注。虽然多种有机或无机手性纳米结构材料可以通过手性模板、手性取代基诱导、极性面诱导、溶剂挥发等作用得到，但制备不同尺度和结构的单一手性螺旋导电聚合物纳米纤维仍然是一个难题。
国家纳米科学中心的科研人员在2007年率先报道了手性掺杂剂诱导制备了单一手性的螺旋聚苯胺纳米纤维（Adv. Mater. 2007, 19, 3353-3357），并将手性诱导的概念应用于手性超分子液晶体系（J. Mater. Chem. 2009, DOI: 10.1039/b817838k）。在原有工作的基础上，最近我们制备了苯胺与邻甲基苯胺、苯胺与间甲基苯胺的共聚物的螺旋纳米纤维。有意义的是，我们发现间位甲基的位阻效应可以诱导螺旋聚苯胺纳米纤维手性的反转。因此，通过简单改变共聚单体的组成，就可以调节聚合物螺旋构象和纳米线的螺旋方向。以D-型樟脑磺酸(D-CSA)诱导形成的螺旋纳米纤维为例，苯胺自聚形成的是右旋的聚苯胺纳米纤维（PANI），而苯胺与间甲基苯胺共聚得到的是左旋共聚物（POANI）纳米纤维，苯胺与邻甲基苯胺共聚得到的是与聚苯胺旋向相同的右旋共聚物（PMANI）纳米纤维。与聚苯胺类似，以L-CSA和D-CSA同样可以分别诱导相反旋向的苯胺共聚物纳米纤维。理论计算表明，聚合过程中间位甲基的位阻效应导致了POANI的分子构象发生了反转，并直接导致了自组装螺旋纳米线的方向发生了翻转。
这项研究提出了一种可以调节聚合物的组分和螺旋纳米纤维旋向的新方法，对螺旋纳米纤维的制备具有重要的指导意义。文章最近发表于Angew. Chem. Int. Ed. (2009, 48, 2003-206)。
此工作得到了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院百人计划和知识创新工程的支持。