退火对超分子聚合物图案自组装动力学和结构色影响的研究

《Science China-Chemistry》：Effect of annealing on self-assembly kinetics and structural colors of supramolecular polymer patterns

超分子嵌段共聚物光子晶体通过温度-溶剂协同调控，溶剂含量增加加速有序化动力学并导致红移，温度升高减速动力学并引起蓝移，机制涉及溶剂摄取和氢键断裂，揭示了肿胀和动态氢键的作用，为设计可调色光子材料提供平台。

　　

摘要

嵌段共聚物（BCP）光子晶体（PCs）由于其优异的柔韧性和对刺激的响应能力，在色彩装饰、光加密和智能传感方面具有巨大潜力。超分子BCP（SBCPs）通过可逆的非共价相互作用为工程化结构色提供了多功能平台，然而它们在受限环境下的精确动态调制仍尚未得到充分研究。在这里，我们开发了一个集成实时监测系统，以阐明温度-溶剂协同退火策略，用于调控氢键连接的梳状SBCPs和均聚物二元共组装系统的无序到有序转变，从而形成层状结构并展现结构色。系统研究表明，增加溶剂含量可以加速有序化过程，并在膨胀状态下导致结构色向红侧移动；而去除溶剂后，平衡结构色与溶剂无关。出乎意料的是，提高温度会减缓有序化过程，并在膨胀和干燥状态下均导致结构色向蓝侧移动。这种反直觉现象可归因于SBCPs对溶剂吸收的减少以及部分氢键的解离，进而降低了SBCPs的分子量和刚性。这些发现阐明了膨胀和动态氢键相互作用在调控SBCPs的组装路径、结构和光学性质中的关键作用，为设计具有按需变色和颜色切换功能的刺激响应型PC材料提供了多功能平台。