萘二酰亚胺类（NDI）化合物的电子亲和力高，载流子迁移率好，且具备一定的热稳定性和氧化稳定性，其纳米结构具有良好的光学和电学性能，因而备受关注。传统的构筑策略主要是基于对NDI进行共价修饰的方法，从而得到一系列精巧的纳米结构。但是如何通过简单便捷的方式获得结构可控的萘二酰亚胺纳米体系目前仍是一个很大的挑战。
与共价修饰相比，分子组装策略是构筑智能材料的重要手段，无疑为解决这个问题提供了一种新的思路：巧妙的运用各种非共价作用，尤其是主客体作用，在一定程度上可以避免复杂的共价合成步骤，并且可以根据客体结构选择合适的主体大环，从而构筑多种多样的纳米结构（Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 11452 –11456）。近期南开大学的刘育教授研究团队创新性的利用不同大环主体的包结作用以及竞争键合的方式构筑了一种萘二酰亚胺衍生物的纳米结构可逆调控的超分子组装体系（图1）。
图1. 不同大环对萘二酰亚胺衍生物纳米结构调控示意图。
实验表明，萘二酰亚胺客体分子（C4-NDI-MV）单独存在时，分子自组装形成纳米管状结构；向其中加入葫芦脲[7]（CB[7]）时，由于主客体包结作用，使C4-NDI-MV⊂CB[7]形成纳米片层状的结构；而向客体中加入葫芦脲[8]（CB[8]）时，则出现精美的螺旋带状结构，作者推测这一现象是由大环尺寸效应引起的。作者在研究中还发现，C4-NDI-MV⊂CB[7]组装体可以由α-环糊精(α-CD)与偶氮苯(Azo)的包合物进行调节，即当 C4-NDI-MV⊂CB[7]和Azo⊂α-CD共存的时候，纳米结构依旧呈现出片层状，一旦用365 nm紫外光照射该四组分体系，Azo从α-CD的空腔中脱离出来，游离的α-CD则会包结在萘二酰亚胺客体分子的烷基链部分，导致组装单元的亲疏水性质发生改变，从而致使纳米片层结构瓦解；该过程可以通过可见光的照射恢复为纳米片层结构。如此，该体系可以借助紫外光/可见光的交替照射实现纳米结构的可逆调控。
这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章由刘育教授悉心指导完成，第一作者为南开大学的博士生张彩彩。
该论文作者为：Cai-Cai Zhang（张彩彩）, Ying-Ming Zhang（张瀛溟）, Yu Liu（刘育）
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Photocontrolled reversible conversion of a lamellar supramolecular assembly based on cucurbiturils and a naphthalenediimide derivative
Chem. Commun., 2018, 54, 13591-13594. DOI: 10.1039/c8cc08260j
导师介绍
刘育
https://www.x-mol.com/university/faculty/11804
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