朱亮亮課題組在分子光化學領域研究取得系列進展
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（一）無添加劑光聚合反應構筑輪烷納米結構
? ? ? ?2016年諾貝爾化學獎授予設計合成分子機器這一主題，而人工合成分子機器很大一部分的原型來自于輪烷及其類似物的互鎖主客體分子結構。其中，將輪烷單體聚合在一起能夠有效地放大其結構和功能特點，是該領域納米化學家和材料學家追求的一個主要目標。然而，互鎖型分子和聚合物的構建因為有對大環(huán)主體分子進行“封端”的要求，其設計合成和制備方法也相對于一般的主客體聚合物要困難。目前，人們已經(jīng)通過高效化學反應鍵合、金屬離子配位、雜化成分引進等手段構建了一系列基于輪烷或聚輪烷的納米材料，而通過光照交聯(lián)反應從單體構筑輪烷的聚合物或納米結構則鮮有問津，可能是和缺乏有效的光聚合“封端”設計方法有關。
? ? ? ?針對這個問題，復旦大學高分子科學系的朱亮亮課題組設計合成了含紫精的兩親性分子與芳丁二炔基團相連接。芳丁二炔能夠在紫外光照下進行1,4-加成式的拓撲光交聯(lián)。這個過程無需添加催化劑和助劑，但前提是需要芳丁二炔單體分子結構有較好的預排列。兩親性的分子設計能夠使單體在水相中自聚集，成為芳丁二炔單體預排列的前提。紫精單元能夠和葫蘆[7]脲大環(huán)分子高效結合形成主客體結構，異鈦酸酯作為一端的阻擋基防止大環(huán)分子的“滑脫”，而另一側通過芳丁二炔的光交聯(lián)反應實現(xiàn)了聚合“封端”。由于光交聯(lián)反應前后的芳丁二炔及其聚合物的共軛結構的差異，整個過程能夠通過熒光強度和顏色的變化進行示蹤。相關研究結果發(fā)表在化學和高分子科學一區(qū)刊物Macromolecules上，詳見DOI: 10.1021/acs.macromol.7b02736, online 24 Jan 2018. (http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.macromol.7b02736)。論文第一作者為博士生朱明杰。
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（二）綠光調(diào)控的分子傳感器
? ? ? ?光化學過程長期以來與人們的生產(chǎn)生活息息相關，并且在反應工程、能源傳輸、生物醫(yī)藥及超材料等領域的研究中都扮演了重要的角色。光化學反應操作簡便、作用點精細可控、形式多種多樣，其中的光致異構過程以其實施材料的獨特選擇性和實施過程的可逆性在新型染料和功能材料領域備受青睞。目前報道的光致異構材料大多以含有偶氮和芳基乙烯類的分子結構為基礎，而這些傳統(tǒng)的光活性基團往往都需要通過紫外光照來操控。然而，紫外光能量高、容易傷害人體、并且在很多材料和生物介質(zhì)中傳統(tǒng)距離有限，因此近些年來人們開始關注從分子結構層面設計新型的官能團以利用可見光等的長波長能量操控光致異構材料，以避免紫外光的負面作用。
? ? ? ?通過推拉基團的修飾和影響能夠使偶氮或芳基乙烯類的分子最大吸收紅移，從而滿足可見光驅(qū)動的條件（如Woolley, et al. JACS, 2011, 133, 19684; Hecht, et al. ACIE, 2016, 55, 1208）。而在實際操作當中光異構效率也是一個必須考慮的問題。最近，復旦大學高分子科學系朱亮亮課題組設計合成了新型的6-位薁修飾的氰二苯乙烯復合官能團結構，利用薁的區(qū)域選擇性調(diào)控母體骨架的吸收能級，實現(xiàn)了分子層面的高效綠光（波長520 nm的可見光）驅(qū)動的光致異構開關功能。
? ? ? ?利用薁和氰二苯乙烯之間協(xié)同作用，該工作實現(xiàn)了當前報道的綠光分子開關最高的光異構量子產(chǎn)率（~61.3%）；同時利用薁的質(zhì)子化特性和分子顏色和熒光的敏感性，該工作實現(xiàn)了綠光控制的可擦式酸響應行為；將分子運用到微流控芯片檢測系統(tǒng)中，利用綠光對玻璃器件管壁的易穿透性，實現(xiàn)了對胃酸的“stop-go”式的檢測應用。該項研究已在線發(fā)表在化學類一區(qū)刊物Journal of Physical Chemistry Letters上，詳見J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 550–556. (http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.7b03233)。論文第一作者為周蘊赟博士，其中的分子設計和理論計算得到了浙江大學和上海電力學院的輔助和支持。該工作亦受邀以ACS LiveSlides形式Highlight: (http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/acs.jpclett.7b03233/suppl_file/jz7b03233_liveslides.mp4)
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? ? ? ?朱亮亮課題組從事可控光功能材料的基礎和應用基礎研究，致力于運用超分子組裝和功能刺激響應行為調(diào)控單一體系的光化學和光物理行為。（更多信息參見朱亮亮課題組網(wǎng)站：http://www.polymer.fudan.edu.cn/polymer/research/zhull/）
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