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宛新華/張潔課題組構筑了兩親性嵌段共聚物PEO-b-PS、PEO和無機硅鎢酸（silicotungstic acid, STA）之間的三元雜化共結晶驅動自組裝，在溫和條件下實現了納米顆粒的表觀對稱性上升。STA與PEO在溶液中具有強烈的靜電相互作用，三角形納米片在此驅動下組裝而成，而PEO-b-PS的引入則對形貌的調控有重要作用。PEO/硅鎢酸靜電復合物由C222₁空間群結構的正交晶體孿生而得到三角形納米片，從低對稱性正交晶系上升到高對稱性六方晶系，實現了表觀對稱性上升(apparent symmetry rising)。（圖1）

圖 1 PEO-b-PS/PEO/STA三元雜化共結晶驅動自組裝形成孿晶的示意圖及其取向搭接機制

單個尺寸約500 nm左右的結構完整的三角形納米片SAED呈現六方對稱衍射花樣，與三角形形貌的對稱性一致；三角形邊棱區域衍射光斑部分消失，衍射花樣的對稱性降低為正交，表明三角形納米片 的晶體結構為孿晶。通過機理研究發現，PEO/硅鎢酸共晶的晶胞參數具有b=√3a的特點，而且PEO-b-PS中的親溶劑短鏈PS作為結晶抑制劑，有利于誘導單晶疇區以60°夾角取向搭接形成孿晶，從而獲得動力學控制的三角形納米片（圖2）。　　

圖2 三元共結晶驅動自組裝示意圖及對應的電鏡照片，相應的SAED模式，二維GIWAXS圖及示意圖。a圖比例尺為200nm

改變PS鏈段的聚合度、均聚物與嵌段共聚物混合比例以調節組裝體表面PS鏈段的長度與接枝密度，進而調節PS的體積分數在三元共結晶驅動自組裝中獲得了納米線、納米帶等多種形貌（圖3）。該工作是團隊近期關于雜化共結晶驅動自組裝的最新進展之一，展現了多元體系的獨特性。結晶驅動自組裝中孿晶相形貌的發現，啟發了將晶體學中一些有趣的現象與理解遷移至對結晶驅動自組裝的研究。

圖3 PS鏈段調控的三元共結晶驅動自組裝相圖

該工作以“Apparent symmetry rising induced by crystallization inhibition in ternary co-crystallization-driven self-assembly”為題發表在《Nat. Commun.》上（Nat. Commun. 2023, 14, 6496）。論文的通訊作者是北京大學化學與分子工程學院張潔研究員，文章第一作者是北京大學化學與分子工程學院2018級謝思宇博士，北京大學化學與分子工程學院宛新華教授和孫俊良教授為共同作者。該研究得到國家自然科學基金委的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42290-7

DOI: 10.1038/s41467-023-42290-7