聚合物已经深入到工业、农业、医疗卫生、航空航天、国防、军事甚至人们日常生活的各个领域,对人类文明的发展起到了重要的作用。对其结构和性能的研究对于开发性能优良的功能材料具有重要意义。探索各种研究手段,研究聚合物的多级运动、多级相互作用和多级结构对提升聚合物材料性能和功能的影响是非常重要的,了解聚合物结构与性能的关系有利于为聚合物材料的优化和工艺条件的控制提供进一步的指导。
传统的聚合物研究方法,包括扫描电子显微镜、原子力显微镜和透射电子显微镜等,存在破坏样品和操作复杂的缺点,不能实现实时检测。相比之下,荧光成像技术提供了高空间分辨率,是解决传统方法无法解决的问题的一种有效的可视化分析技术。传统荧光染料的应用受到聚集猝灭(ACQ)效应的限制。与ACQ分子不同,聚集诱导发光(AIE)分子在聚集态或固态时表现出较高的发光强度,聚合物结构的改变为AIE分子提供了不同的微环境,分子内运动受限,表现出不同的发光性质,因此实现了对聚合物结构变化的响应。该方法具有灵敏度高、对比度高、响应快等优点,为实时、原位的研究聚合物结构提供了一种新的方法。
研究院团队综述了AIE分子对聚合物结构的识别和动态监测,如蛋白质的折叠,聚合物的结晶过程,不同聚合物相之间的分布,聚合物自组装过程等,为研究溶胀性、溶解度和玻璃化转变温度提供了一种简单的方法,将复杂的数据转化成可视化的信号,并且实现了裂纹和缺陷的原位可视化,有利于进一步研究高分子材料的结构和性能及其相互关系。论文第一作者为硕士研究生张永芝。
Zhang, Y., Ju, J., Wang, D., Yuan, H., Hao, L., & Tan, Y. (2021). Aggregation-induced emission for the visualization of the structure and properties of polymers. Journal of Materials Chemistry C, 9(35), 11484-11496. doi:10.1039/D1TC01531A