在自然界,许多事物都会因为相似的性质而聚集在一起。例如,具有相似需求的动物、植物、以及微生物会在一定地区聚集在一起形成特定的生态系统,相互依赖和影响。
相分离是一种普遍存在于自然界中的相转变过程:即均质混合物中的各组分在活性、粘弹性、温度等因素驱动下,自发地将系统分离成两个不同的区域。常见的高分子共混物、高分子溶液与胶体纳米粒子悬浮液都会发生相分离现象,因此深入理解相分离过程涉及到如何从无序系统中勾勒出有序多尺度自组装机理。有鉴于此,东南大学褚光教授等人通过利用刚性纤维素纳米晶(Cellulose Nanocrystal)粒子与柔性葡聚糖(Dextran)-聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)二元聚合物作为模型单元,在全水相体系中构建了一系列异质多相分离系统,分别包含聚合物溶液的液-液相分离(liquid-liquid phase separation,LLPS)与纤维素纳米晶粒子的液晶相分离(liquid crystal phase separation,LCPS)过程。在上述多组分聚合物-纤维素纳米晶混合物中,我们通过调节LLPS与LCPS过程中热力学与动力学之间的权衡来控制混合物的相分离行为,使纤维素纳米晶在分隔的水性聚合物相内或界面之间表现出手性自组装效应。此外,我们利用纤维素纳米晶-Dextran-PEG三元体系进一步构建了“温度-浓度双响应”多相分离系统,获得了LLPS-LCPS耦合相转变过程,即在高温下该混合物是均匀且稳定的,但冷却至室温时发生相分离,展现了溶致性胆甾液晶基质中的热致性相行为。
相关工作标题为“Thermodynamically controlled multiphase separation of heterogeneous liquid crystal colloids”近期发表于国际知名杂志Nature Communications上,文章的第一作者为芬兰Aalto University的博士研究生陶含。
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