新型多层3D高分子聚合物 | 南京大学/美国德州理工大学李桂根团队
以下文章来源于Research科学研究 ，作者Research科学研究
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南京大学/美国德州理工大学李桂根团队和合作者们报道了一种新型多层3D高分子聚合物。该类新型高分子由三行单元组合而成，每个单元由几乎平行的层面叠加而成。
该类多层高分子及其单体表出了正常分子极少具备的特征，如：在溶液中也能形成羽毛状的化学树叶，还表现出多种色彩的荧光和明显的聚集诱导发光（AIE）。
相关研究发表在Research上 (Research，2021，2021，3565791)。吴贯召博后，博士研究生刘阳雪，杨振为该文的共同第一作者。
这些性能不仅限于化学催化剂、药物化学、生物医学、极化电子和光电领域、光伏以及聚集诱导发射（AIE）中。
在一系列聚合物中，导电高分子一直以来受到学术界的广泛关注，尤其是自2000年艾伦·海格（Alan J. Heeger），艾伦·G·麦克迪米德（Alan G. MacDiarmid）和白河英树（Hideki Shirakawa）获得诺贝尔化学奖以来。
导电聚合物通常是通过单键串联的C-C双键或三键实现整个体系共轭，使得π电子在整个主链上离域。如今，除这种传统的结构外，通过空间共轭和π-π相互作用已成为聚合物中能量和电荷转移的新方式。
该类高分子由三行单元组合而成，每个单元由几乎平行的层面叠加而成。多层聚合物及其低聚物在结构上可以被压缩，并通过小环作为桥进行连接（如图1）。
通过对相应的前体，低聚物和单体的X射线结构分析确认了它们的结构。哈佛大学E. J. Corey (1990年诺贝尔奖获得者）的逆向合成分析（Retro-Synthetic Analysis, RSA）和由Suzuki (2010年诺贝尔奖获得者）发现的Suzuki-Miyaura偶联对新型高分子的化学合成起到了关键作用（如图2）。
此外，研究者还进行了寡聚体及类似的聚合物的光致发光研究，结果显示其具有聚集诱导发光/聚集增强发射的效应（如图3A和3B）。
这可能是由于分子间的聚集在很大程度上抑制了苯环的旋转运动，因此激发态能量不会因辐射的衰减而耗尽，从而使分子的发射光谱能量提升了几乎7倍。
另外，当其溶液缓慢蒸发时，寡聚体单体在小瓶的表面上形成规则排列的环图案（如图3D，左），而另一种单体即使在溶液中也能形成羽毛状的树叶（如图3D，右）。这可能是第一批可以用肉眼直接观察到的“化学羽毛叶”。
计算化学研究表明，通过两种计算方法预测的紫外/可见光谱与实验数据非常吻合（图4）。此类分子的激发态可能是由分子本身结构特征与不可忽略的CT影响共同作用的结果。
有趣的是研究者们发现激发态能量主要位于萘单元上，这也解释了该激发态对聚集过程的敏感性。
将对化学（尤其是催化化学和手性化学），物理，有机光电功能，纳米及力学材料，等跨学科领域的研究和应用中产生影响。
李桂根现任美国德州理工大学最高荣誉教授（Paul Whitfield Horn Distinguished Professor) 和南京大学Adjunct教授。中国国家级特聘专家和杰出青年基金获得者（B类， 2009)。
1995年至1997年在美国Scripps研究所博士后工作期间，对于K. Barry Sharpless教授的2001年诺贝尔化学奖研究课题 - Catalytic Asymmetric Aminohydroxylation (Sharpless AA 反应) - 起到核心作用 。发表论文 360余篇，h-Index为60，连续几年入选“中国高被引学者” 。
主要学术贡献：（1）发现并定义多层面3D手性，有机三明治手性，多层面pseudo C2对称性；（2) 建立新型手性辅基和GAP化学和技术应用，实现无需柱层析或重结晶的绿色化学合成；（3）实现第一个过渡金属配合物催化烯烃/炔烃的胺卤化和双胺化反应；（4）建立世界上第一台多肽液相合成仪；（5）提出了GASyn 化学新概念，利用官能团的设计来提高有机合成的效率；（6）实现不对称催化allenoate/allenolate的Aldol 反应，并用于beta卤代Morita-Baylis-Hillman（MBH）产物的合成， 同时实现非路易斯碱诱导的MBH。