复杂性是化学研究的重要方向之一，与诸多自然现象息息相关。而在多种复杂结构当中，准晶是一类典型的研究对象，其中柱相液态准晶具有尤其独特的准周期性质，即其能够依照特定的放大比例进行自相似放大的同时保持准晶的特性。这一特殊准晶体系不仅有助于发展更多软物质准晶，更为框架化学以及光子带隙器件的进一步发展提供理论支持和设计思路。然而，当前这类柱相液态准晶仅发现一例，对其形成机制还缺乏理解。
针对上述科学问题，西安交通大学材料学院、陕西省软物质国际联合研究中心研究人员，与德国哈勒维滕贝尔格马丁路德大学研究人员合作，利用小角X射线散射(SAXS)结合散射信号模拟与相关理论计算研究了一类基于氢键的多亲性分子自组装行为，发现一类梯形铺砌对准周期形成具有重要的决定作用，并从空间效应与熵效应两个方面解析了柱相液态准晶的形成机制。近日，该研究成果作为热点文章发表在《德国应用化学》上。
研究从空间效应与熵效应两个方面解析了柱相液态准晶的形成机制。（论文课题组供图）
借助于SAXS分辨电子密度周期性的能力，利用原位温度扫描结合偏光显微镜等测试方法，研究人员通过简化的结构模型，结合散射理论，对多亲性分子的自组装结构进行解析。通过对包括准晶在内的多种柱相自组装结构进行体积填充效率计算，结合电子密度图重构，揭示了柱相液态准晶产生的内在机理——在合适的体积填充效率范围内，通过温度调控多亲性分子的构象熵，形成一条边为烷基链，三条边为芳香核的梯形铺砌，进而组装为柱相液态准晶及其近似周期性结构。这一发现深入解析了柱相液态准晶的产生机制。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202314454
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