三聚、四聚两亲分子的自组装行为研究

两亲分子的分子结构与自组装行为之间的关系是胶体界面科学最核心的问题之一，深入地研究这一问题，对于发展两亲分子的功能和应用具有重要意义。Gemini两亲分子作为传统单链两亲分子的二聚体，已经显现出非常独特的自组装规律和优越的性能，它的结构的进一步扩展，即三聚、四聚两亲分子，有可能为表面活性剂领域带来新的突破。但是目前，国际上关于三聚、四聚两亲分子的研究报道还极少。本项目将通过三聚、四聚两亲分子的设计合成，系统深入地研究寡聚度、连接基团的构型、连接基团的对称性等主要结构因素对三聚、四聚两亲分子在水溶液中和在固体表面上自组装结构、自组装规律和机理的影响，进而研究pH、离子强度、温度等环境因素对三聚、四聚两亲分子自组装行为的影响规律，结合对于Gemini两亲分子的认识，这些工作对于发现和发展新型两亲分子、指导未来新型两亲分子的设计具有重要意义。

设计合成了连接基团呈星状的三聚、四聚和六聚的两亲分子以及星状/线状过渡型四聚两亲分子，并研究了其在水溶液中的自组装规律和机理，发现了一些完全不同于以往两亲分子组装体的形成、结构和转化规律，发现分子构型和寡聚度是有效调控星状两亲分子组装体结构的决定性因素，特别是，当寡聚度大于和等于4时，星状两亲分子能够在远远大于其临界胶束浓度时就形成网状聚集体，而寡聚度小于4或连接基团为星状/线状过渡型的两亲分子无法形成此类聚集体。前者解决了困扰表面活性剂领域的一大难题，即通常低于临界胶束浓度，两亲分子不能够形成有序自组装体，削弱了两亲分子的功能。我们的工作诠释了星状寡聚两亲分子组装体的形成规律和机理，并发现其形成的网状聚集体具有非常高效的乳化能力以及调控大分子聚集行为的能力，为新型两亲分子的结构设计提供了新的思路。项目执行过程中，共发表论文10篇，包括6篇Langmuir、1篇J. Phys. Chem. B、1篇Soft Matter、1篇J. Colloid Interface Sci.和1篇Phys. Chem. Chem. Phys.，另有3篇论文正在写作和投稿中。发表在Phys. Chem. Chem. Phys.的综述文章总结了我们这些年来在新型两亲分子领域的主要研究进展。