近年来，探索由柔性—结晶性的嵌段共聚物在溶液中的结晶驱动组装（CDSA）成为了自组装研究的热点。其中一维胶束、多嵌段、斑片状以及非对称的共胶束已被广泛报道，复杂结构（如二维、混合和介孔等）也逐步出现。然而通过CDSA来制备3D结构的独立聚合物组装体仍然鲜有报道。
近日，我校材料学院Gerald Guerin教授报道了一种利用CDSA技术来制备2D和3D多圆环结构的方法，该文以“Formation of 2D and 3D multi-tori mesostructures via crystallization-driven self-assembly”为题发表在Science子刊Science Advances上，系统地描述了如何通过嵌段共聚物的CDSA技术制备类花粉状的3D组装体（图1）。
图1.多圆环结构的制备方法及电镜图
通过对多圆环结构形成过程的动力学研究，证明此自组装体的形成遵循独特的途径，并且PFS（聚二茂铁硅烷）嵌段的结晶过程在此过程中起着决定性作用。图2为3D多圆环结构形成机理的示意图。首先，嵌段聚合物会自组装成微米级的囊泡结构，在没有晶种的条件下，得到无定形膜。但在PFS55-b-PI500（聚二茂铁硅烷-b-聚异戊二烯）晶种存在时，PFS-b-PS（ 聚二茂铁硅烷-b-聚苯乙烯）的自组装被限制在囊泡内，最终得到环形的结构。同时，在此混合溶剂中加入第三种溶剂，此介孔组装体的形态也会发生变化，可得到球形度更高的介孔结构，或者形成多环薄膜等。该溶液组装的过程证明了利用CDSA来制备新型复杂功能材料的巨大潜力，同时也为利用自下而上的组装方案来制备更多复杂结构的组装体提供了新方法。
图2：多圆环3D结构形成机理图
我校材料学院为第一单位，Gerald Guerin教授为唯一通讯作者。
论文连接：https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaaz7301.full
