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多金属氧酸盐(Polyoxometalates,简称POMs)是一类由前过渡金属原子通过氧配位侨联形成的具有确定结构的阴离子单分子簇合物,通过四丁基铵正离子稳定的POMs之间具有强静电相互作用,因此其是一种良好的超分子构筑基元.T8型笼型倍半硅氧烷(POSS)是一种常见的通过范德瓦尔斯相互作用组装的另一种超分子构筑基元.将POM与POSS通过共价键连接形成的有机-无机杂化哑铃分子在水表面以及混合溶剂体系中能形成规整有序的组装结构。
三嵌段共聚物相较于两嵌段共聚物具有更加多样的组装特点，对于杂化两亲分子引入第三组分所形成的杂化三元分子同样能具有更加丰富的组装复杂性。因此本文设计合成了一种芘分子修饰的POM-POSS三元杂化物(POM-POSS-Pyrene)，研究了其在乙腈/水混合溶剂体系的自组装行为。以含有一个伯氨和一个仲氨的双氨基POSS为起始原料，先后将花丁酸和三轻甲基氨基甲烷连接到其上，最后通过醋化反应将其与POM连接合成了所设计的杂化分子。核磁氢谱(1HNMR)、磷谱(31PNMR)以及飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)证明了合成的成功进行。
进一步对该分子在乙腈/水混合溶剂体系的自组装行为进行了研究:配制相同浓度不同溶剂比例的溶液，通过高分辨透射电镜对其组装形貌进行表征。研究发现，所合成的形状两亲分子表现出小分子表面活性剂的液晶行为，能够在较大溶剂比例范围内形成规整的组装结构。在高水含量条件下(水含量＞80％)，能够形成以六方相为基础的纳米球、六方排列的环形阵列以及六方排列的纳米棒。在低水含量条件下(水含量＜75%)，能够形成基本双分子膜结构，双分子膜结构能够进一步通过卷曲和堆叠形成纳米片、纳米管以及介于两者之间的半月形结构。