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林嘉平教授、蔡春华教授团队在聚合物纳米环结构调控领域取得新进展，首次制备得到聚合物三角形纳米环。相关成果以“Triangular Nanotoroids Self-Assembled from Polypeptide Homopolymers: The Formation Route and Mechanisms”发表于Angewandte Chemie International Edition。
纳米环在自然界普遍存在，因其独特的几何结构，可作为纳米反应器、功能结构的模板等。自然界中存在的纳米环往往以非圆形结构的形式存在，如DNA的“8”字形结构、肌动蛋白的多边形环等。聚合物自组装是制备纳米环的有效方法。然而，目前通过聚合物自组装获得的纳米环大多为圆形，非圆形（如多边形等）纳米环的制备及其形成机制的研究仍是一个挑战。
针对这一挑战，研究团队通过聚肽均聚物聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)（PBLG）的溶液自组装制备得到了三角形纳米环。通过三角形纳米环边长和角度的统计，其近似于一个等边三角形。三角形纳米环并非平面结构，其边的高度变化表明了该结构具有右手手性。三角形纳米环的手性与PBLG聚合物的手性特性有关。在类似的实验条件下，PBDG（PBLG的对映体）可以形成具有左手性的三角形纳米环。
三角形纳米环的形成过程包含三个步骤：首先，将PBLG均聚物溶解在二氧六环/N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，随后加入选择性溶剂水。在低加水量下，PBLG均聚物组装成纳米纤维；随着水量增加，纤维缠绕形成圆形纳米环；当水量进一步增加时，圆形纳米环弯曲、折叠，依次形成马鞍状纳米环、V形纳米环，最终形成三角形纳米环。另外，该三角形纳米环在溶液中能稳定存在，且其形成过程可逆，通过调节溶剂和水的比例可实现圆形纳米环与三角形纳米环之间的可逆转变。该工作首次制备得到聚合物三角形纳米环，并提出了一种通过内应力来调控聚合物纳米环拓扑结构的方法。
图片说明：三角形纳米环的制备方法及其结构特点
论文第一作者是大学生做爱
博士生杜悦，通讯作者为林嘉平教授、蔡春华教授。该研究得到国家自然科学基金委、上海市优秀学术带头人计划的支持。
论文链接：//onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508525