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光响应性环状超分子聚合物：拓扑陷阱与光诱导开环伸长

DOI：10.1002/ange.201811237 期刊：Angewandte Chemie 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 一维大分子链的拓扑特征决定了天然与合成聚合物的性质与功能。为研究超分子聚合物中的这一问题，我们从偶氮苯功能化的超分子玫瑰花结出发，合成了两种具有本征曲率且拓扑结构迥异的超分子聚合物——环形与螺旋折叠纳米纤维。当环形与螺旋折叠纳米纤维混合物受紫外光照射时，由于偶氮苯发生反式到顺式的光异构化会产生削弱曲率的内力，观察到后者这种开放末端超分子聚合物发生选择性解折叠。这种特异性敏感性表明超分子聚合物的拓扑特征决定了其机械稳定性。此外，在极性更强的介质中，圆形超分子聚合物经紫外照射后会出现开环继而链延长的现象，证明圆形超分子聚合物可作为拓扑动力学陷阱发挥作用。
作者： Bimalendu Adhikari，Keisuke Aratsu，Joyal Davis，Shiki Yagai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究超分子聚合物（特别是环状和螺旋折叠纳米纤维）的拓扑特征与机械稳定性，并探索其对紫外光诱导光异构化的响应。

研究成果

研究表明，由于闭合拓扑结构，环状超分子聚合物（SPring）比SPhelical等开链结构具有更强的抗紫外诱导形变机械稳定性。SPring可作为拓扑动力学陷阱，在极性介质中经紫外照射后会发生开环并延伸为扩展型超分子聚合物。这凸显了拓扑结构对定义超分子聚合物特性和功能的关键作用，为设计先进纳米材料提供了潜在应用方向。

研究不足

该研究仅限于特定的溶剂体系（氯仿-薄荷烷混合物）及浓度范围；结果可能不适用于其他条件。超分子聚合物的光异构化效率与稳定性可能受未充分探究的环境因素影响。动力学捕获与重排过程可能存在时间依赖性限制。

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