【摘 要】
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具有螺旋结构的手性材料在手性识别、手性发光、手性催化等领域具有广泛的应用价值。目前有关这一课题的研究多集中在溶液环境下进行的,而对于薄膜体系中螺旋结构的制备和控制还处于初级起步阶段。嵌段共聚物可以通过微相分离自组装成不同的规整纳米结构,在微电子加工、选择性分离等方面展现出广泛的应用价值。而将手性特性引入到嵌段共聚物体系中,制备具有螺旋结构的手性嵌段共聚物薄膜,对嵌段共聚物在手性光学、手性分离,特别
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具有螺旋结构的手性材料在手性识别、手性发光、手性催化等领域具有广泛的应用价值。目前有关这一课题的研究多集中在溶液环境下进行的,而对于薄膜体系中螺旋结构的制备和控制还处于初级起步阶段。嵌段共聚物可以通过微相分离自组装成不同的规整纳米结构,在微电子加工、选择性分离等方面展现出广泛的应用价值。而将手性特性引入到嵌段共聚物体系中,制备具有螺旋结构的手性嵌段共聚物薄膜,对嵌段共聚物在手性光学、手性分离,特别是介观材料制备等领域的研究具有重要的科学价值。如何利用简单的方法制备具有特定手性的嵌段共聚物薄膜并能控制螺旋结构的旋向成为该领域的研究热点之一。本文以小分子掺杂诱导嵌段共聚物组装为基础,在非手性嵌段共聚物引入手性酒石酸分子,制备了具有可控手性的嵌段共聚物螺旋结构,具体研究内容如下:(1)在嵌段共聚物PS-b-PEO薄膜中引入不同比例的手性酒石酸分子(TA),制备了PS-b-PEO/TA复合薄膜。通过软件模拟计算得出:PEO嵌段与手性酒石酸分子上的羧基和羟基两种基团都可以形成分子间氢键。该复合薄膜上羧基的手性信号随着TA掺杂比例的增大而增强.并出现了PS嵌段的手性信号。表明酒石酸分子的手性转移不仅发生在与其有直接作用的PEO链段上,而且还可以转移到未参与氢键的PS链段上,这种手性转移并不依赖于螺旋结构的形成与否。与未掺杂的PS-b-PEO相比,引入TA分子使得PEO嵌段的结晶峰得到了抑制,微相分离能力增强,规整度提高,PS嵌段和PEO嵌段的玻璃化转变温度得到提高。透射电镜结果表明,当TA比例为22%时,可以形成螺旋结构,并且螺旋结构的旋向可以通过TA的手性来控制。(2)我们进一步采用手性分子掺杂的办法在可交联的嵌段共聚物PIP-b-PEO和PBd-b-PEO薄膜中考察了手性特性的转移过程。该样品的手性信号随着TA掺杂比例的增大而增强,并出现了碳碳双键的手性信号。然而在溶液中却未发现此信号,表明酒石酸分子的手性到大分子骨架的手性转移只能发生在固体薄膜中,在溶液中不能实现。并且这种手性转移能力与链段活动能力密切相关。PBd-b-PEO/TA复合薄膜经紫外交联后去除手性分子,可以得到手性可控的多孔嵌段共聚物薄膜。
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