近日，高等研究院曹艳研究员课题组在美国化学协会（American Chemical Society ）顶级期刊《Macromolecules》（中科院分区，一区）上发表论文，题为“Structural Ensemble of Molecular Chains in Isotactic Polypropylene under Cylindrical Confinement”。研究生赖紫薇为论文第一作者，研究生梁梓颖、李晓光研究员为合作作者，曹艳研究员为唯一通讯作者，深圳大学为唯一通讯单位。
螺旋链自组装结构决定了高分子材料的物理性能。纳米空间约束下自组装高分子纳米结构与本体性质显著不同。该项研究展示了二维受限下等规聚丙烯（i-PP）两种主要晶体相（α和γ相）中的31螺旋链集成组装。其中γ相i-PP由特殊茂金属催化合成，和大连理工大学牛慧教授课题组合作制备。该研究首次发现在圆柱几何受限空间里，31螺旋链在α相和γ相晶体中通过外延生长进行集成组装，其中三重折叠链在“四甲基生长面”的堆积更倾向于与受限圆柱轴向一致。此外，该项研究还展示了γ相晶体的两种不同晶胞取向，分别为cγ轴与圆柱的径向或轴向方向一致。径向γ相晶体的形成机理是γ相晶体外延附生的α相片晶快速生长方向在动力学上倾向于与受限圆柱的长轴方向一致。更有趣的是，新产生的轴向γ相晶体折射出两相中31螺旋链复杂的多重结构集成。
图1 二维受限下iPP晶体X射线衍射与31螺旋链集成组装
该工作由国家自然科学基金和深圳市重点学科建设项目资助。论文链接为https://dx.doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02357。