近日，高等研究院曹豔研究員課題組在美國化學協會（American Chemical Society）頂級期刊《Macromolecules》（中科院分區，一區）上發表論文，題為“Structural Ensemble of Molecular Chains in Isotactic Polypropylene under Cylindrical Confinement”。研究生賴紫薇為論文第一作者，研究生梁梓穎、李曉光研究員為合作作者，曹豔研究員為唯一通訊作者，深圳大學為唯一通訊組織。
螺旋鏈自組裝結構决定了高分子材料的物理性能。納米空間約束下自組裝高分子納米結構與本體性質顯著不同。該項研究展示了二維受限下等規聚丙烯（i-PP）兩種主要晶體相（α和γ相）中的31螺旋鏈集成組裝。其中γ相i-PP由特殊茂金屬催化合成，和大連理工大學牛慧教授課題組合作製備。該研究首次發現在圓柱幾何受限空間裏，31螺旋鏈在α相和γ相晶體中通過外延生長進行集成組裝，其中三重折疊鏈在“四甲基生長面”的堆積更傾向於與受限圓柱軸向一致。此外，該項研究還展示了γ相晶體的兩種不同晶胞取向，分別為cγ軸與圓柱的徑向或軸向方向一致。徑向γ相晶體的形成機理是γ相晶體外延附生的α相片晶快速生長方向在動力學上傾向於與受限圓柱的長軸方向一致。更有趣的是，新產生的軸向γ相晶體折射出兩相中31螺旋鏈複雜的多重結構集成。
圖1二維受限下iPP晶體X射線衍射與31螺旋鏈集成組裝
該工作由國家自然科學基金和深圳市重點學科建設項目資助。論文連結為https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02357。