JACS：另辟蹊径，光驱动水凝胶膨胀

Natt

2020-04-30

将分子开关结合到有机结构中，在模拟生物系统复杂功能的刺激响应材料的化学设计领域引起了极大的兴趣。在暴露于可见光时会转变成螺吡喃部分的部花青染料（Merocyanine dyes）已经得到了广泛的研究，因为它们可以掺入水合共价网络中，当发生这种转化并引起体积收缩时，该水合共价网络会排出水。于此，美国西北大学Samuel I. Stupp等人报道了基于磺酸盐的水溶性光敏开关，与众所周知的系统（光照后体积会收缩）相反，该光敏开关在暴露于光子后会触发水凝胶的体积膨胀，而在黑暗条件下又以高度可逆的方式观察到收缩。

本文要点：

1）粗粒度的模拟表明，螺吡喃部分在聚合物网络中化学结构的细微变化可用于调整它们与水的相互作用，进而直接影响所观察到的光膨胀。

2）利用pH值控制和在较低临界溶液温度下不同的聚合物结构，研究人员能够开发出具有高度可调体积膨胀的水凝胶。此处开发的系统的新型分子功能导致材料在植物中观察到负趋光性，并能扩大水凝胶作为传感器、软机器人和驱动器的潜在应用。

Chuang Li, et al. Light-Driven Expansion of Spiropyran Hydrogels. Journal of the American Chemical Society 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c02201

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c02201