最新刊期
      2024 年 第 55 卷 第 2 期

        综述

      • 胡贝宁,高灿,董焕丽
        2024, 55(2): 129-141. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23221
        摘要：DNA是构成生命基础的最重要分子，DNA是否导电以及怎样导电，关系到我们对生命信号的传递、和对生命和生命现象的深入理解和揭示，以及可编程DNA分子电子学的发展，国际科技界一直高度关注，近二十年来也一直是研究的热点和难点. 然而，DNA是一个复杂的体系，其导电性问题仍然不清楚，备受争议. 本综述中，我们简述了DNA导电性问题的研究历史，分析了DNA导电性问题争议的主要原因，总结了DNA导电性研究中存在的主要问题，其主要归因于测量方法的多样性和DNA分子的复杂性. 最后，对DNA导电性研究的未来发展方向进行了展望，DNA导电性在生命信号传递、生物传感器、分子电子学等领域具有巨大的应用潜力，其研究也将为生物科学和电子学的融合提供新思路.  
        关键词：DNA;导电性;结构与性能关系;电输运机理   
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        发布时间：2024-01-19

        研究论文

      • 吴海兵,蒋胜喜,谭睿,刘雨欣,董学会,张正彪
        2024, 55(2): 142-152. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23200
        摘要：嵌段共聚物导向自组装作为一种自下而上的图案化工艺，受到工业界和学术界的广泛关注. 然而，导向自组装中缺陷率与分子参数之间的关系研究尚不清晰. 本文工作基于模块化合成策略，利用迭代指数增长法并结合巯基-双键的点击反应成功制备了高χ低N的单一分子量含氟聚酯嵌段共聚物(oLAn-FPOSS). 单一分子量特征可以排除多分散性对自组装行为的影响. 本体自组装研究表明聚酯嵌段和含氟嵌段具有强相分离驱动力，可以形成特征尺寸小于10 nm的六方柱状相结构(HEX). 在薄膜自组装中，嵌段共聚物经过简单的热退火可以在硅片表面形成平行基底排布的柱状纳米图案. 此外，通过对比研究不同链长单一分子量嵌段共聚物的薄膜组装行为，发现随着嵌段共聚物链长的增长薄膜组装图形缺陷率明显下降，初步揭示了薄膜自组装过程中缺陷形成对嵌段共聚物链长的依赖性.  
        关键词：单一分子量高分子;导向自组装;含氟嵌段共聚物;本体及薄膜自组装;光刻   
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        发布时间：2024-01-19
      • 黄立贤,桑丽鹏,苏高攀,郭翔,李世辉
        2024, 55(2): 153-160. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23185
        摘要：采用(C13H8CH2CH2(NCHCCHN)C6H2Me3-2,4,6)Lu(CH2SiMe3)2 (1)、Ph2P(=NDip)(NDip)Lu(CH2SiMe3)2(THF) (Dip = C6H3-2,6-iPr2；2)、Ph2P(=NDip)(NC6H3-2-Et)Lu(CH2SiMe3)2(THF) (3)和Ph2P(=NDip) (NC6H3-2-Et)Sc(CH2SiMe3)2(THF) (4) 4种稀土催化剂，催化2-对甲基苯基-1,3-丁二烯(2-MPBD)均聚合. 通过核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和示差扫描量热法(DSC)等对聚合物的微观结构和热性能进行了表征. 催化剂1对2-MPBD聚合活性低，3,4-选择性低(65.2%)；催化剂2几乎无催化活性；催化剂3和4表现出非常高的催化活性(2 min转化率达100%)和3,4-选择性(分别为98.1%和>99%). 催化剂4对催化2-MPBD聚合具有活性聚合特征，产生的3,4-聚2-MPBD分子量随单体投入量呈线性增加，分子量分布介于1.12~1.25之间. 对于苯基、间甲基苯基、4-戊基苯基、4-氟苯基和4-氯苯基取代的1,3-丁二烯单体，催化剂4也表现出较高的催化活性和3,4-选择性. 3,4-聚芳基1,3-丁二烯侧链双键与硼烷、双氧水和氢氧化钠反应之后，转变为醇羟基功能化的3,4-聚芳基1,3-丁二烯.  
        关键词：稀土催化剂;功能化聚烯烃;3;4-选择性;共轭双烯;反应性功能化法   
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        发布时间：2024-01-19
      • 陈楚童,陈艳杰,罗永明,张宗波,徐彩虹
        2024, 55(2): 161-171. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23194
        摘要：以六甲基二硅氮烷(MMN)、四甲基二乙烯基二硅氮烷(MMNVi)和四甲基二硅氮烷(MMNH) 3种不同结构的二硅氮烷为胺源，通过与氯硅烷和三氯化硼反应，制备出具有不同封端结构的聚硼硅氮烷. 其中，以MMN、MMNVi为胺源可获得液态产物；以MMNH为胺源时，因合成过程中发生活性基团间的过度交联导致产物凝胶. 采用核磁共振波谱仪、红外光谱仪对液态前驱体聚合物及其热解产物的结构进行了表征. 研究结果表明：通过“一锅法”制备的液态聚硼硅氮烷主链具有较多的支化和环状结构，随着封端结构中乙烯基含量的增加，所得前驱体的固化温度降低，固化反应活化能降低. 与以MMN为胺源和封端剂合成的聚硼硅氮烷相比，以MMNVi为胺源所得前驱体固化前后陶瓷产率分别提高了14.9%及8.1%. 并且，通过改变胺源的种类和比例可以调节热解产物的元素组成，合成的液态前驱体聚合物热解所得SiBCN陶瓷结晶温度高于1700 ℃.  
        关键词：前驱体转化法;硅硼碳氮陶瓷;聚硼硅氮烷;“一锅法”   
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        发布时间：2024-01-19
      • 王寅超,郑家豪,张伟安,蔡春华,林嘉平
        2024, 55(2): 172-181. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23196
        摘要：以带有炔丙基端基的聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯) (PBLG)和含单叠氮基团的卟啉衍生物(TFPP-N3)为反应物，利用点击反应，合成了含卟啉聚肽(TFPP-PBLG). 运用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光光度计(UV-Vis)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的结构、分子量及其分布. 采用有机共溶剂溶解、选择性溶剂(水)诱导组装并透析的方法，制备得到碗状胶束. 通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、动态激光光散射(DLS)和小角X射线散射仪(SAXS)表征了组装体的形貌与结构，并探究其自组装机理. 结果表明，卟啉基团间的π-π堆叠作用使得胶束具有较为稳定结构；在透析过程中，胶束内部的溶剂向外扩散，导致胶束塌陷形成了纳米碗. 增加PBLG链段长度，会进一步提高初始胶束的结构稳定性，导致在透析过程中胶束结构保持完整不能得到纳米碗. 初始胶束的结构稳定性是决定其在后续溶剂交换过程中是否发生凹陷从而形成纳米碗的关键.  
        关键词：聚肽;卟啉;点击反应;自组装;碗状胶束   
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        发布时间：2024-01-19
      • 唐铖涛,侯琳熙,肖龙强
        2024, 55(2): 182-191. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23197
        摘要：提出了以温敏性表面活性剂作为乳化剂解决乳液聚合反应结束后破乳分离过程繁杂的问题. 通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了聚乙二醇-聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PEG-b-PNIPAM)嵌段共聚物. 该共聚物在室温下表现为亲水性，而在35~80 ℃呈现两亲性. 表面张力和乳化性能等测试证实了其在上述温度区间可作为乳化剂应用于乳液聚合. 在乳液聚合反应完成后无需其他添加剂和方法，只需通过将反应体系降至室温即可实现破乳. 通过使用(PEG-b-PNIPAM)嵌段共聚物作为表面活性剂，可以利用温度控制乳化破乳的功能，极大简化了乳液聚合反应工艺，降低成本，实现绿色化生产.  
        关键词：温敏性表面活性剂;乳液聚合;嵌段共聚物;自破乳   
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        发布时间：2024-01-19
      • 杨磊,张小康,张键华,胡俊飞,张婷,顾志鹏,李乙文
        2024, 55(2): 192-201. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23184
        摘要：传统仿生人造黑色素聚多巴胺(PDA)染发过程中涉及的过强碱性会使毛发粗糙影响发质，大量的金属离子则存在安全性问题. 本工作利用黑色素单体5,6-二羟基吲哚(DHI)能够在温和条件下仅通过空气氧化发生快速聚合的特点，报道了一种通过温和条件在头发表面和内部原位聚合的人造黑色素染发材料. 染发色度值L=21，与自然黑发基本一致，洗涤30次后L=25，耐洗涤性良好，染色后头发拉伸强度189 MPa，断裂伸长率51%，相比染色前发质有所改善. 研究结果表明，此类染发剂染发条件温和(空气氧化)，色度自然，固色持久，有助于改善发质，生物安全性良好，为开发新一代染发剂提供了创新的设计策略和可靠的工具平台.  
        关键词：人造黑色素;聚二羟基吲哚;染发剂;仿生材料   
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        发布时间：2024-01-19
      • 许泽泉,陈炜,唐靖,陈宗明,陶江涛,李彦志,王艺峰
        2024, 55(2): 202-211. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23201
        摘要：基于电沉积技术发展了一种原位制备ZnS量子点及其海藻酸盐复合膜的方法，此方法具备可控性好、步骤简单、条件温和、绿色环保等优点. 实验结果表明，电沉积后可以在电极上形成ZnS量子点/海藻酸锌复合膜，该复合膜表面光滑无气泡，在302 nm紫外光下呈现清晰的蓝色荧光. 透射电镜测试和光谱分析结果表明复合膜中存在ZnS量子点，其平均粒径为3.0 nm. 利用电沉积技术的可控性和空间选择性以及ZnS量子点的荧光性能，可以制备出具备不同形状和荧光图案的复合膜. 此外，利用电沉积技术制备的ZnS量子点/海藻酸锌复合膜同时具备荧光检测和电化学检测的能力，在双模式检测以及构建双模式检测器方面具备应用前景.  
        关键词：电沉积;ZnS量子点;海藻酸盐;电化学检测;荧光检测   
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        发布时间：2024-01-19
      • 李品儒,肖国勇,陈元林,鲁云华,李琳,王同华
        2024, 55(2): 212-221. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23178
        摘要：合成了一种新型含四芳基咪唑结构的二胺单体4,4'-(4,5-二苯基-(3-羟基-4-氨基苯氧基)苯基)咪唑(PMAPPP)，然后分别与5种二酐单体聚合，经热酰亚胺化处理得到含羟基聚酰亚胺(HPI)薄膜. 接着，对这些薄膜进行450 ℃热处理，得到相应的热重排(TR)膜材料，并对薄膜进行了结构与性能表征. 结果表明，刚性大体积四芳基咪唑结构的引入使HPI膜表现出优异的热性能和力学性能，玻璃化转变温度在263~361 ℃，拉伸强度在98.4~118.3 MPa. 热重排后，TR膜的气体分离性能得到了显著提高. 其中，TR(PMAPPP-6FDA)的气体渗透性能最佳，即H2 (269.31 Barrer)、CO2 (284.25 Barrer)、O2 (62.75 Barrer)和N2 (10.67 Barrer)，CO2/N2和O2/N2的理想选择性分别为25.24和5.88，且O2/N2的分离性能超过2008 Robeson上限. 因此，将四芳基咪唑结构引入到HPI分子结构中，可以获得一类气体分离性能优异的TR膜材料.  
        关键词：四芳基咪唑结构;聚酰亚胺;热重排;气体分离膜   
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        发布时间：2024-01-19
      • 郑庭,谷靖萱,程启昊,张会臣
        2024, 55(2): 222-234. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23202
        摘要：采用基于反应力场(ReaxFF)的分子动力学模拟方法，研究了摩擦界面水分子向超高分子量聚乙烯(UHMWPE)基体扩散和渗透的基本过程. 分子模拟结果表明：摩擦过程中，水分子稳定吸附在Fe板表面，并与聚乙烯链形成分子内摩擦，使聚乙烯分子产生剪切变形. 当Fe板表面存在纳尺度外凸结构时，其在UHMWPE表面的耕犁作用更为显著，使摩擦界面的内摩擦力显著增加. 当摩擦速度增加时，摩擦界面原子温度显著升高. 在水润滑条件下，界面水分子逐渐扩散到UHMWPE基体中，引起相邻聚乙烯链之间的原子距离增加，这导致聚乙烯链之间的相互作用强度降低. 此外，摩擦界面处还伴随着水分子中氢氧键断裂，并引起相应原子的电荷跃变. 此时，水氧原子与Fe原子形成Fe―O化合物，且具有与Fe2O3相似的晶体结构. 水分子扩散进入UHMWPE内时，还引起其周围聚乙烯分子的电荷发生改变，造成UHMWPE表层原子电荷分布不均匀.  
        关键词：反应分子动力学模拟;超高分子量聚乙烯;水分子扩散;分子键断裂;电荷转移   
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        发布时间：2024-01-19

        综述 (高分子表征技术专题)

      • 张德逸,李佳烨,许准,王欢
        2024, 55(2): 235-254. DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2023.23215
        摘要：电子显微镜被广泛用于表征高分子的形态、晶态结构、机械性质及组装行为，其在溶液态高分子的动态过程研究的应用中刚刚起步. 近年来，由于在电镜真空腔中能稳定封存液体样品的纳米技术的发展以及对电子束与样品的作用机制的逐渐清晰，液相电镜实验实现了对溶液态高分子的高时空分辨、原位、实时、时空的“分子录影”. 单分子原位成像实验提供了新的机遇去探索被传统系综测量掩盖的分子动力学行为. 我们总结了液相电镜技术在高分子单链物理性质、单分子反应、组装体与组装行为、相分离等领域的研究进展，阐述了其中实验难点以及核心技术突破，详细讨论了电子束与样品相互作用和单分子成像实验揭示的关于高分子科学的新现象、新问题和新思考. 最后，展望了突破目前纳米级空间分辨率和百毫秒时间分辨率可行的方案、面临的挑战和所需的技术支持，以及该目标实现后将给我们带来新的研究机遇.  
        关键词：液相电镜;高分子动力学;单分子成像;图像处理   
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        发布时间：2024-01-19
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