有机二维组装体因其高比表面积和优异性能被认为是具有应用前景的新结构。利用具有结晶性嵌段的共聚物的结晶驱动自组装(CDSA)是有效的构筑方法(Nat. Mater. 2017, 16, 481; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 9221)。然而，基于CDSA得到的二维结构通常具有高长径比或直角边缘。对二维圆盘状胶束，如何实现其可控生长仍然是一个挑战。液晶驱动自组装(LCDSA)是新发展的组装方法，并展现出独特的组装机理及良好的可控性 (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11392; Nano Lett. 2019, 19, 2032; Macromolecules 2020, 53, 8992; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 5890)。然而LCDSA方法能否用于二维可控生长仍是未知的。
近日，华东理工大学林嘉平教授团队报道了一种利用LCDSA方法实现聚肽嵌段共聚物二维圆盘状胶束的可控融合生长新策略。聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-b-聚乙二醇(PBLG-b-PEG)刚柔嵌段共聚物首先自组装形成二维盘状胶束并作为种子，通过向种子溶液中加入新的PBLG-b-PEG共聚物可进一步实现盘状胶束的外延融合生长，并得到同心圆状胶束结构，如图1所示。
图1. 聚肽盘状胶束的可控融合生长过程及同心圆盘状结构
结合实验研究与理论模拟，进一步揭示了二维盘状胶束的PBLG液晶链重排机制。在生长过程中，共聚物会首先聚集形成小聚集体，这些小聚集体进而与种子边缘发生融合生长。在此过程中，聚集体中的刚性嵌段发生链段重排，从而匹配盘状胶束种子中类近晶型的液晶有序结构，最终得到尺寸可控的同心圆状胶束结构（见图2）。研究表明，胶束内部的液晶链段重排对实现可控生长至关重要，这是LCDSA的特征之一。
图2. 聚肽嵌段共聚物二维盘状结构的液晶驱动自组装
借助于液晶驱动力和链段的重排能力，这项工作利用LCDSA实现了二维盘状胶束的可控融合生长，成功将LCDSA从一维拓展到二维，有利于促进二维纳米结构的精确构筑。相关论文以Fusion Growth of Two-Dimensional Disklike Micelles via Liquid-Crystallization-Driven Self-Assembly为题发表在Macromolecules上，华东理工大学博士研究生金霄和张承岩为文章的第一作者，林嘉平教授和高梁博士为通讯作者。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.2c00581