手性是構成生命體的重要元素🎳。生命體中手性分子組裝的DNA雙螺旋結構、α-螺旋多肽結構在多種生理活動中發揮著重要作用。近年來，科學家們采用人工合成有機分子在溶液中超分子自組裝獲得了螺旋結構、螺旋圓環、莫比烏斯環等多種手性組裝體。然而，從分子到螺環的手性組裝和形態演變一直是個謎，如何在固體薄膜中構築手性螺環結構獲得手性光學仍然是一項挑戰。

我校化學科學與工程學院博士研究生袁嘉男在路慶華教授指導下，將外源性手性分子摻雜液晶嵌段共聚物復合膜𓀆，然後進行熱退火處理的相分離😽🧑🏼‍🔧，成功構築了一種微米尺寸的手性三維立體（3D）螺環結構。這種手性3D螺環結構可以在紫外光照射下被擦除，熱退火後可再次重新形成，有望實現手性結構的信息存儲。近日，相關研究成果“Reversible Micron‐Scale Spiral Self‐Assembly in Liquid Crystalline Block Copolymer Film with Controllable Chiral Response”發表於國際知名化學期刊Angewandte Chemie International Edition（《德國應用化學》）𓀃🐚。

該團隊在前期研究中提出了外源手性分子摻雜兩嵌段共聚物通過退火組裝“雙手性螺旋柱狀結構”的方法（Angewandte Chemie International Edition 2018, 57, 15148-15152.），並將此方法得到的薄膜用於研究分子手性轉移和手性熒光發光（ACS Nano 2020, 14, 8939-8948.）。在此基礎上，研究人員進一步采用具有向列相特征的偶氮側鏈嵌段共聚物PEO-b-PMMA(azo)和外源手性分子（TA）的復合，觀察到在熱退火的初期🧜🏼，由於PMMA (azo)/TA的手性液晶場尚未完全形成👨🏽‍🔧，嵌段共聚物的微相分離只會出現PEO/TA圓柱結構；隨著退火時間的延長，PMMA(azo)在手性TA的誘導下形成手性液晶場，柱狀結構在手性液晶場的扭轉力作用下發生彎折和扭曲🐭，最終形成完整的3D手性螺環結構🧑🏿‍🍳。該文系統分析了手性液晶下，兩嵌段聚合物的相分離，以及有手性組裝結構到3D螺環結構的轉變規律🌳。

在紫外光照射下，由於液晶基元中偶氮苯基團從反式轉變成順式的異構體，破壞了連續項PMMA（azo）的液晶特征，導致3D螺環結構被退去。當將順式偶氮苯退火返回到反式偶氮苯時，手性液晶性能重新恢復，薄膜的螺旋結構又再次出現👨‍👧‍👧。這種可控的自組裝是一種製備可逆手性3D螺環結構的有效策略，為開發先進的手性密碼學材料開辟了一條新途徑🛌。該項研究工作得到國家自然科學基金項目的資助🧑🏽‍🦲🙏。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202101102