最近,英国皇家化学会(RSC)的旗刊(Flag Journal)Chemical Science发表了我系邵正中-陈新联合课题组与我系彭慧胜教授、英国牛津大学David Porter教授以及荷兰奈梅亨大学Dennis Löwik博士合作的关于基于两亲性多肽自组装制备具有超快速可逆热致变色性能材料的最新研究成果,这是我校博士研究生郭辉作为第一作者所完成的工作,详见: Hui Guo, Jinming Zhang, David Porter, Huisheng Peng, Dennis W. P. M. Löwik, Yu Wang, Zhidong Zhang, Xin Chen and Zhengzhong Shao*. Ultrafast and Reversible Thermochromism of Conjugated Polymer Material Based on Assembling of Peptide Amphiphiles. Chemical Science 2014, 5, 4189–4195.
自然界中存在着许多有趣的变色现象,例如变色龙可以在几秒钟内在光或热的刺激下改变颜色。制备具有类似变色性能的仿生材料是人们一直以来的追求,其中共轭聚合物,例如聚丁二炔材料就具有热致变色性能。然而,这类人造材料存在一些局限性:首先,这类材料的适用温度通常在50-90 °C,这就大大限制了其使用温度范围;其次,这类材料一般是以粉末状或者膜材料的形式存在,这也不符合科技发展对材料的需求,特别是当今炙手可热的可穿戴设备对材料的要求。
在此工作中,研究者将丝蛋白序列多肽引入到聚二炔中作为侧链,通过氢键形成的β折叠的固定作用来实现聚二炔材料的超快速并且可逆的热致变色,其适用温度甚至达到了200 °C。此材料能够在1秒钟内发生多次的颜色变化,在5000 K/s的变温速率下仍有变色性能。此材料另外一个优势得益于多肽的自组装性能,即能够以任意维度的形式存在,包括纤维、膜、块状凝胶甚至喷涂溶液。另外,通过改变分子设计中烷烃链部分的长度,可以有效地控制颜色变化发生的温度,并得到了相应的能量计算验证。总之,该材料作为感应材料具有良好的应用前景。
基于两亲性多肽自组装所制备的超快速可逆热致变色材料及变色机理示意图
该论文于2014年7月22日在线发表的同时,RSC旗下的科普刊物《化学世界》(Chemical World)对其进行了热点报道(http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/07/colour-change-polymer-thermochromic-polydiacetylene);美国化学会(ACS)的《科学美国人》(Scientific American )(http://www.scientificamerican.com/article/plastics-change-color-and-back-in-less-than-1-second/)随即对报道进行了转载;稍后,加拿大的《塑料新闻》(Plastics News)也对此项工作予以了追踪(http://www.plasticsnews.com/article/20140730/NEWS/140739994/new-polymer-changes-color-in-seconds)。