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  具有光致異構(gòu)性的偶氮苯可作為一種特殊的液晶基元。含有偶氮苯的嵌段共聚物在反式狀態(tài)下可呈現(xiàn)液晶態(tài)，經(jīng)紫外光照射后，偶氮苯轉(zhuǎn)化為順式結(jié)構(gòu)，液晶態(tài)消失。通過(guò)可見(jiàn)光照，又可回復(fù)到液晶態(tài)。因此，偶氮苯嵌段共聚物的膠束聚集體可通過(guò)紫外光/可見(jiàn)光的交替照射來(lái)觸發(fā)其可逆形變。但是，目前這類研究工作多為球形粒子或者囊泡，非球形聚合物粒子的可逆形變鮮見(jiàn)報(bào)道。此外，Janus（古羅馬的“雙面神”）粒子是一種在同一介觀體系中，具有兩種截然不同組成與物理（或化學(xué)）性質(zhì)的一類非對(duì)稱結(jié)構(gòu)材料，通常具有明確分區(qū)結(jié)構(gòu)。這種非對(duì)稱納米粒子的出現(xiàn)為納米材料的制備、表面功能化以及納米結(jié)構(gòu)的研究提供了一個(gè)新的領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的對(duì)稱粒子不同的是，僅單個(gè)非對(duì)稱納米粒子就具有不同的化學(xué)或物理特性以及方向性。這種特殊的性質(zhì)，使其在多個(gè)領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用價(jià)值。光控可逆形變非對(duì)稱Janus納米粒子在遠(yuǎn)程遙控藥物傳送與緩釋、納米反應(yīng)器等方面都有重要應(yīng)用。

  北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳愛(ài)華副教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事偶氮苯液晶嵌段共聚物的相關(guān)研究工作。最近，該團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)楊振忠教授合作，通過(guò)三維受限自組裝，得到了光觸發(fā)可逆自吞噬的Janus納米粒子（Light-Triggered Reversible Self-Engulfing of Janus Nanoparticles, ACS Macro Lett. 2018, 7, 1475-1479）。該論文的第一作者為北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)碩士研究生侯曉娟，陳愛(ài)華副教授和楊振忠教授為通訊作者。

  如圖1所示，兩親性嵌段共聚物的疏水端為側(cè)鏈含有偶氮苯液晶基元的聚甲基丙烯酸酯（PMAAz），親水端可以是PEO、P4VP、PMAA等，通過(guò)上述方法成功制備出了雪人狀Janus納米粒子（NPs）。Janus NPs 的一端為PMAAz，具有有序液晶條紋，呈近晶態(tài)。經(jīng)紫外光照射，偶氮苯發(fā)生反式-順式轉(zhuǎn)變，成為無(wú)定形態(tài)，造成體積膨脹，可以吞沒(méi)另外一端，構(gòu)成“自吞噬”行為。并且，這種自吞噬的粒子在可見(jiàn)光照下可以完全恢復(fù)到原始形貌和近晶態(tài)。

  圖2為兩組不同體積分?jǐn)?shù)的嵌段共聚物在三種狀態(tài)下的TEM照片。由圖可見(jiàn)，當(dāng)PMAAz體積分?jǐn)?shù)較小時(shí)，發(fā)生變形的PMAAz部分體積膨脹程度較低，粒子由Janus轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄒ藸�。隨著PMAAz體積分?jǐn)?shù)的增大，膨脹的PMAAz部分無(wú)法獨(dú)立支撐，沿著PEO端坍塌，最終形成PMAAz在外部、PEO在內(nèi)部的暈-核結(jié)構(gòu)。經(jīng)可見(jiàn)光照射，所有粒子又恢復(fù)為初始的Janus形貌，并且PMAAz鏈段再次形成近晶態(tài)有序排列，形成完全可逆的自吞噬行為。

  該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市科技新星人才計(jì)劃和北航青年拔尖人才計(jì)劃的資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.8b00750