Exploración de métodos de síntesis de cuasicristales de materia blanda

LIU Yaohong ,  

XIE Mingsi ,  

CHEN Peng ,  

LIU Heng ,  

JIA Gaojun ,  

ZHANG Chunxiu ,  

YU Haifeng ,  

摘要

Los cuasicristales de materia blanda se realizan mediante autoensamblaje molecular, lo que otorga a los cuasicristales de materia blanda ventajas únicas en diseño y regulación, no solo reduciendo considerablemente la dificultad de síntesis, sino también proporcionando nuevas vías para lograr materiales ordenados a múltiples escalas y funcionalizados. Actualmente, en sistemas de materia blanda como dendrímeros, polímeros estrella ABC de tres brazos, copolímeros en bloque, tensioactivos y nanopartículas coloidales binarias, las fases cuasicristalinas observadas forman en su mayoría cuasicristales con simetría axial de doce veces. La investigación sobre cuasicristales de materia blanda cruza la química supramolecular, química orgánica, química coloidal, química de polímeros y física de materia blanda. La formación de los cuasicristales de materia blanda depende del diseño molecular complejo y del control de la estructura de autoensamblaje jerárquico en diferentes escalas. Como nuevos sistemas de autoensamblaje, su estructura ordenada no periódica única ofrece nuevas ideas para el diseño de materiales funcionales. Aunque se han descubierto algunos casos de cuasicristales en copolímeros en bloque, dendrímeros y otros tipos de materia blanda, la investigación sobre los principios de formación de cuasicristales aún está en la etapa de análisis estructural de productos accidentales, y cómo diseñar y sintetizar un cuasicristal desde cero sigue siendo un problema que desconcierta a los científicos. Basándose en el conocimiento de los cuasicristales metálicos, la investigación sobre cuasicristales de materia blanda requiere el establecimiento de nuevos paradigmas de investigación, que pueden acelerar significativamente el diseño y síntesis de nuevas estructuras de cuasicristales de materia blanda termodinámicamente estables o metaestables a largo plazo, proporcionando así materiales para su estudio en otros campos. Este artículo revisa sistemáticamente los conceptos básicos y el contexto de investigación de los cuasicristales, resume las condiciones y casos típicos de formación de cuasicristales de materia blanda, se centra en las estrategias para construir cuasicristales de materia blanda y propone dos enfoques de construcción: el método empírico aproximado de cuasicristales y el método de retrosíntesis basado en cálculos teóricos, proporcionando referencias para el diseño racional y aplicaciones funcionales de cuasicristales blandos.

关键词

cuasicristales de materia blanda; autoensamblaje; síntesis; simetría rotacional doce veces; estructura cuasiperiódica

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