《Macromolecules》昆士蘭大學彭慧:水溶性光/熱雙重響應的共聚物和水凝膠

非金非土非木

2021年5月11日 09:40

【科研摘要】

能夠發光轉換的光敏聚合物由于其在熒光圖案，生物成像，光學數據存儲和防偽中的潛在應用而引起了人們的極大興趣。最近，昆士蘭大學彭慧和 Andrew K. Whittaker 教授團隊開發了甲基丙烯酸 1-萘酯和低聚乙二醇乙二醇甲基丙烯酸甲酯[P（1-NMA-co-OEGMA）]的水溶性共聚物，該共聚物在紫外線照射后的熒光發射波長上發生了顯著變化。輻照甲基丙烯酸1-萘酯基團導致光-Fries重排以形成羥基芳基酮，該羥基芳基酮通過激發態分子內質子轉移（ESIPT）和激發態質子轉移（ESPT）在475 nm處顯示出強發射。重排后所得的最大熒光發射位移從338 nm移至475 nm，可以潛在地用于熒光圖案化。

《Macromolecules》昆士蘭大學彭慧:水溶性光/熱雙重響應的共聚物和水凝膠的圖1

此外，共聚物在水溶液中對熱敏感。共聚物的較低臨界溶液溫度（LCST）取決于疏水性甲基丙烯酸1-萘酯單元的含量。炸薯條的重排導致極性更強的結構，從而將LCST移至更高的溫度。值得注意的是，共聚物水凝膠的溫度觸發的體積相變有選擇地“關閉”了由ESPT機制產生的熒光，而ESIPT發射不受影響。

《Macromolecules》昆士蘭大學彭慧:水溶性光/熱雙重響應的共聚物和水凝膠的圖2

作者證明了通過將共聚物涂覆到各種基材上而形成的膜可以選擇性地圖案化以形成熒光強度的梯度。這些通用的P（1-NMA-co-OEGMA）共聚物易于制備，成本低，具有有效的光開關性能，并具有優異的水溶性，因此可確保在許多重要領域中的潛在應用。相關論文以題為 Photo/Thermal Dual Responses in Aqueous-Soluble Copolymers Containing 1-Naphthyl Methacrylate 發表在《 M acromolecuels 》上。

【主圖導讀】

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圖 1. 乙酸 1-萘酯光譜圖

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圖2 共聚物表征

《Macromolecules》昆士蘭大學彭慧:水溶性光/熱雙重響應的共聚物和水凝膠的圖5

圖 3 .（a）透明基板表面上的光反應性聚合物薄膜的熒光圖案示意圖；（b）在不同激發波長下，P（1-NMA）83-co-OEGMA180）的光- F ries重排示意圖和玻璃和PET基板表面的熒光圖案（紫外線照射：60分鐘）；（c）在不同的激發波長下，P（1-NMA）186的光 F ries重排示意圖以及玻璃和PET基板表面上的熒光圖案（紫外線照射：60分鐘）。