盘状胶体作为最典型的各向异性胶体之一，是自组装构建复杂层级结构的理想单元，也是研究自组装、玻璃化转变、扩散、颗粒流变学、介晶相行为中许多基本物理化学问题的有效模型。目前，合成单分散、形状可控、表面化学清晰的高分子盘状胶体仍缺少普适性方法。
最近，在国家自然科学基金委和中国科学院的支持下，化学所高分子物理与化学实验室刘冰研究员课题组，提出了一种框架导向策略，成功制备了多种高分子胶体圆盘。他们开发了模板基的方法成功制备了单分散的SiO2胶体环（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9807），在此基础上，利用合成的环状胶体，系统研究了胶体尺度的Plateau– Rayleigh不稳定性，并发现了该不稳定性是合成Janus胶体和多patchy胶体的有效方法（Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 16884）。本工作中，他们进一步利用这些环形胶体作为框架来控制液体环（聚合物溶液）的收缩不稳定性。他们首先设计路线在环形框架的表面引入聚合物溶液，形成环形的液体壳，通过控制条件抑制Plateau– Rayleigh不稳定性，使这些液体环不会断裂成小液滴，仅能自发收缩，这样的收缩通常会导致球形液滴的出现，然而在环形框架的导向下，液体环能收缩成可控的非球形，最终诱导聚合物圆盘的形成（图1）。利用该策略，所制备的聚合物圆盘形状参数可调，最大特色是该方法不依赖于特定的聚合物、溶剂或者框架，具有很好的扩展性。该工作为聚合物胶体圆盘合成提供了有效的普适性方法。相关研究工作发表在近期的 Journal of the American Chemical Society上（2021, DOI: 10.1021/jacs.0c08627），共同第一作者为博士生曲娜、博士后罗章和博士生赵书平，通讯作者为刘冰研究员。
图1 聚合物胶体圆盘合成的示意图
来源：化学所
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