最近，化学化工学院在光响应柱芳烃液晶材料研究领域取得重要进展，研究工作发表在材料领域权威期刊Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201500942)。该工作由王乐勇教授课题组与谌东中教授课题组历时近3年的合作共同完成，博士研究生潘实和倪梦飞为共同第一作者，谌东中教授和王乐勇教授为通讯作者。

    基于偶氮苯的光响应材料(Photoresponsive materials, PRMs)可广泛应用于光控载药与基因转染、光驱动的微机械运动以及智能表面等诸多领域。常规的有机小分子偶氮苯衍生物在溶液中呈现光致顺反异构化或光致变色现象，但是由于分子间强的平行聚集现象(H-aggregation)，在体相或固态薄膜状态时光响应显著减弱甚至完全被抑制。其中一重要策略是将偶氮苯作为侧基引入聚合物，由于聚合物的优异成膜性以及主链提供的自由体积使得偶氮苯聚合物薄膜或其体相材料呈现良好的光响应特征，但合成高分子固有的分子量多分散性给其组成带来某些不确定性。该项研究首次通过简单的Click反应高效率地将偶氮苯介晶基元对称地引入柱[5]芳烃，制备了4个和10个亚甲基间隔基的分子量分别为5507和6349的两种结构组成明确的大环柱芳烃偶氮苯液晶齐聚物，表现出优异的成膜性和室温溶液加工特点。由于柱[5]芳烃大环提供的充足自由体积，其体相材料及固态薄膜呈现快速光响应特征和优异的可回复循环特点（图1）。通过偏振光或非偏振光化性光的垂向或倾斜一定角度辐照可以实现图案化的表面制备以及表面自由能、湿润性等的方便调控（图2），甚至通过偶氮苯的光控取向可诱导盘状分子柱状相的取向排布（图3），实现智能表面控制或应用于光电材料领域。

    该工作是一项多学科交叉的合作成果，集有机化学学科王乐勇教授课题组在功能柱芳烃体系的设计合成与主客体识别方面的研究基础(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10762-10769; 2013, 135, 10542-10549; Chem. Mater. 2015, 27, 1110-1119)与高分子化学与物理学科谌东中教授课题组在偶氮苯光响应液晶及盘状液晶光电功能材料研究方面的扎实积累(Macromolecules 2015, 48, 2388-2398; 2013, 46, 2916-2929. Chem. Eur. J., 2015, 21, 3671–3681. J. Mater. Chem. C, 2014, 2, 2375-2386)，优势互补的实质合作将研究工作推向具有重要应用前景的学科交叉前沿领域。该项目得到国家自然科学基金、教育部创新团队计划以及国家基础科学人才培养基金资助。

图1、光照或热处理驱动柱[5]芳烃偶氮苯薄膜可逆顺反异构化   

图2、光控图案化表面修饰

图3、柱[5]芳烃偶氮苯光控取向诱导盘状分子柱状相的取向排布