基于双脲基序末端叔胺的多重刺激响应型纳米聚集体研究及其智能材料应用

来自国内的研究人员通过合成1,1'-(己烷-1,6-二基)双(3-(3-(二甲氨基)丙基)脲)(DMAPBU)，构建了基于双脲四重氢键的动态自组装纳米聚集体。该体系展现出对温度、CO2、卤素阴离子及协同效应物的多重响应性：浓度依赖的上临界溶解温度(UCST)行为、CO2触发的不可逆氨基甲酸铵形成、卤素阴离子通过分叉氢键调控UCST阈值。原子力显微镜(AFM)证实CO2诱导的纤维-短棒形貌转变，协同效应物(K2CO3/KHCO3/KOH)更实现UCST与LCST的可编程转换，为智能传感材料设计提供新范式。

　　

这项突破性研究揭示了基于双脲(bis-urea)分子骨架的智能材料新机制。科研团队巧妙设计出末端含叔胺的DMAPBU分子，在水溶液中通过四重氢键自组装形成动态纳米网络。温度敏感性实验显示，该体系具有独特的浓度依赖性上临界溶解温度(UCST)特性，其本质源于氢键网络的部分重组。

当遭遇二氧化碳(CO₂)刺激时，体系发生近乎不可逆的化学转变——末端叔胺质子化形成氨基甲酸铵(carbamate)，彻底消除UCST相变。原子力显微镜(AFM)直观捕捉到CO₂诱导的形貌革命：原始纤维结构断裂为短棒状聚集体，印证氢键破坏与亲水性增强的协同效应。更有趣的是，卤素阴离子通过尺寸依赖的分叉氢键(bifurcated hydrogen bonding)精确调控UCST阈值，而碳酸盐(K₂CO₃/KHCO₃)则展现差异化的温度调控能力。

最令人振奋的是，通过精心设计的协同刺激系统(CO₂/KOH/碳酸盐)，研究人员首次在该体系实现UCST与下临界溶解温度(LCST)的可编程切换。温度依赖的¹H-NMR谱图清晰解析了热响应行为的分子机制。这项研究为开发环境响应型智能材料提供了全新分子设计范式，在生物传感、药物控释等领域具有广阔应用前景。