末端官能化，促进有机硅聚合物自组装成三维结构

图1，自组装2D 1D聚合物结构。图片来源：Fumitaka Ishiwari

东京理工学院、日本理工大学和日本东北大学的科学家们已经开发了一种硅聚合物链，它能够自组装成三维的周期性结构。为了实现这种结构，他们通过使用最近报告的自组装三萜烯分子，然后修饰聚合物链的末端最终实现了这一点。

新型软材料可以用于各种光学、机械、热/电荷传输和纳米技术应用，这种材料的开发极大地受益于聚合物自组装技术，这种自组装技术由周期性有序结构创建。有序的结构通常是使用分子支架，或者通过修饰所用聚合物的某些部分来达到要求，以便它们自组装成期望的形状。

然而，现在的研究者认为末端官能化（修饰聚合物链的两端）对于创建周期性有序结构不是很有效。然而，日本的一些学者不这么认为，这就是为什么东京理工学院（Tokyo Tech）Fumitaka Ishiwari教授带领的科学家，有兴趣重新考察他们最近开发的一种三苯乙烯分子，这种分子又被称为1，8，13-Trip。研究小组目前已经证实，这种分子能够可靠地自组装成周期性三维结构，这种结构由相互间隔一定距离的平行二维片材构成（见图1）。我们感兴趣的是研究这种三苯乙烯基序的强大的自组装能力是否也会在聚合物系统中起作用，”Ishiwari解释道。

图2，改性PDMS分子的结构。图片来源：Fumitaka Ishiwari

因此，这个小组设计了聚二甲基硅氧烷（PDMS）链，它的末端被一个三萜烯分子取代。他们希望这些改性的硅氧烷链也能够表现出在1,8,13-Trip上观察到的自组装行为。因此，他们必须进行许多不同的实验来证明，包括使用SPring-8上的BL45XU束线的同步辐射X射线衍射/散射(HyOGO，日本），差示扫描量热法和光谱测量。幸运的是，所有的结果似乎都表明改进的PDMS链已经自组装成如图2所示的三维周期结构。通过分析改性PDMS链与常规PDMS链的流动特性差异，同样也证实了这一点。

经过考虑，这个小组的发现是非常有前途的，因为使用的三苯乙烯基序合成简单，步骤简短，而且可能为组织聚合物加强结构和物理性质提供了有力的工具。目前的发现将更新当前的概念，那就是末端官能化对于实现聚合物受控组装成周期性有序结构是有效的，而不是之前认为的无效。研究小组将继续研究聚合物的自组装，并且希望这些结果带来新材料和合成技术的发展。

东北大学Masaki Takata教授将说，这项研究的成功归功于RIKEN管理的材料与器件网络联合研究中心和大型同步辐射装置SPring-8的共同努力，他们为我们提供了很大的帮助。他补充说：“这有望引发对更多高质量材料的巨大需求，这些材料可以在下一代3GeV同步加速器设备上开发，这些计划明年将在东北大学开始建设。”