木质素胶体球因为制备方法简单、成本低廉、生物相容性好、自然可降解等特点，在生物医疗、清洁能源、日化用品等领域展现出巨大的应用潜力，受到了广泛的关注与研究。制备高品质的木质素胶体球是推动木质素高值化利用的重要途径和思路。但通过目前技术制备出的木质素胶体球通常尺寸均一性差、整体分布宽。由于不同尺寸的胶体球间的物化性能具有明显差异，尺寸分布宽的多分散木质素胶体球在高端、精细领域中的应用受到严重限制。
近期，为了解决木质素胶体球尺寸均匀性差的问题，华南理工大学化学与化工学院邱学青教授团队通过溶剂分级和自组装技术，制备得到尺寸高度均一的单分散木质素胶体球（图1）。通过改变自组装过程中的具体条件，实现单分散胶体球平均尺寸在100 nm至1μm间可调控。通过原子力显微镜力谱的量化研究（图2），证明木质素自组装过程中，长程相互作用力，特别是疏水作用和静电作用，起主导作用。具有较多强极性官能团的木质素分子，在自组装过程中其分子间的长程吸引力弱，分子链内收缩慢，形成的胶体球尺寸更大；具有较少强极性官能团的木质素分子，在自组装过程中其分子间的长程吸引力强，分子链内收缩更快，形成的胶体球尺寸更小。因此，极性差异使得不同木质素分子在自组装过程中的分子间相互作用不同，从而导致最终木质素胶体球尺寸分布宽。通过溶剂分级可以有效减弱木质素在自组装过程中的分子间作用力的差异性，从而获得单分散木质素胶体球。通过进一步构筑单分散木质素胶体球的短程有序结构，制备了具有结构色的木质素基光子材料（图3）。通过改变木质素胶体球尺寸，可以有效调控反射光波长。本研究首次制备出单分散木质素胶体球，成功解决了木质素胶体球尺寸不均匀的问题，开拓了木质素在更多精细、高端领域中的应用可能，为木质素的高值化利用提供了理论基础与技术指导。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202200671
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