碗形自组装柱状液晶高分子纳米转子的设计、合成与表征

有别于只能在活体中存在的生物分子马达的器件，本项目尝试通过分子结构设计，并结合有机合成和接枝聚合策略，"自下而上"制备适合用作分子马达器件"纳米转子"的高分子。创意之一是用碗形小分子接枝壳聚糖等半刚性天然高分子链（或柔性链），接枝产物自组装成碗形结构堆砌的柱状液晶相。创意之二是用一代或二代的扁平扇形树状分子接枝壳聚糖等半刚性的天然高分子，接枝产物自组装成柱状液晶相，扇形结构均与柱轴形成一定角度，柱的外观就象一摞堆砌的碗。作为上述两种柱状分子的主链的半刚性高分子自身能形成胆甾相和螺旋构象是这些体系的重要特点之一。通过ACCELRYS分子模拟软件预先进行分子设计，使合成分子的柱径符合纳米分子转子的要求。在结构中引入刚性基团以调节柱径。通过引入不对称的化学结构使合成产物增加熵值而不结晶，使其具有纳米分子转子运动所必须的玻璃化转变。用2HNMR（氘谱）表征柱状结构的协同转动性质。