近日，质料科學與工程學院赵斌老师在中科院一区TOP期刊-《ACS Macro Letters》上發表題爲“Laves Phases Emerge in Neat AB-Type Block Copolymer as Hybrid Spherical Phases”的研究論文。該事情通過理論建模和數值模擬，首次預測在純AB型嵌段共聚物體系中可穩定形成拓撲複雜的Laves相球形結構，爲聚合物自組裝研究開辟了新的偏向。
嵌段共聚物因其在納米尺度上可自發形成多種周期性結構，一直是功效质料設計中的重要平台，而球形相的拓撲結構長期被認爲受限于簡單的立方晶格類型（如BCC、FCC），複雜球形結構如Laves相多見于膠體或合金體系中，在純聚合物系統中的存在與穩定性一直缺乏系統性認識。
在本研究中，論文作者基于自洽場理論（SCFT）與機器學習的要领，對AB型嵌段共聚物在廣泛參數空間下的相行爲進行高精度掃描。研究發現，在一定的體積分數比與鏈段互作用參數條件下，系統的自由能最小值對應于一種混淆型球形Laves相結構（C14和C15類型）。這一結構的形成無需任何外場調控或第三組分引入，完全由鏈構型的幾何拓撲與鏈段的分離強度驅動。論文進一步指出，該Laves相因爲同時具備差异的自發曲率，因此可以看作是一類新型的混雜結構。同時，文章提出了“分子內共混”自組裝機理，該理論預測不僅挑戰了對嵌段共聚物球形相分類的傳統認知，也爲實驗上探索複雜球形結構以及混雜相結構提供了理論依據。審稿人對該事情的巧妙與前瞻性給予高度評價，認爲其“拓展了人們對多嵌段共聚物軟物質體系形成機制的基本理解，具有重要的理論意義”。
本论文的第一作者为PP电子学院质料学院赵斌老师（第一单元），相助者包罗我校王超教授以及复旦大学聚合物分子工程全国重点实验室、高分子科学系主任、国家杰出青年科学基金获得者李卫华教授。德国马克斯普朗克动力学与自组织研究所强宜澄博士担任本论文的唯一通讯作者。本项研究获得了国家自然科學基金青年项目、国家自然科學基金重点项目以及复旦大学聚合物分子工程全国重点实验室开放基金的联合资助。
論文鏈接： https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.5c00084
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