Exploración de métodos de síntesis de cuasicristales de materiales blandos

LIU Yaohong ,  

XIE Mingsi ,  

CHEN Peng ,  

LIU Heng ,  

JIA Gaojun ,  

ZHANG Chunxiu ,  

YU Haifeng ,  

摘要

Los cuasicristales de materiales blandos se logran mediante el autoensamblaje molecular, lo que les otorga ventajas únicas en diseño y control, no solo reduciendo considerablemente la dificultad de síntesis, sino también proporcionando nuevas vías para lograr materiales ordenados y funcionales a múltiples escalas. Actualmente, en sistemas de materiales blandos como dendrímeros, polímeros estrellados ABC de tres brazos, copolímeros bloque, tensioactivos y nanopartículas coloidales binarias, se observan fases cuasicristalinas que en su mayoría forman cuasicristales con simetría axial de doce veces. La investigación de los cuasicristales de materiales blandos cruza disciplinas como la química supramolecular, la química orgánica, la química coloidal, la química de polímeros y la física de materiales blandos. La formación de cuasicristales de materiales blandos depende del diseño molecular complejo y el control de estructuras jerárquicas de autoensamblaje. Como un nuevo sistema de autoensamblaje, su estructura única no periódica ofrece nuevas ideas para el diseño de materiales funcionales. Aunque se han encontrado algunos ejemplos de cuasicristales en copolímeros bloque, dendrímeros y otros materiales blandos, la investigación sobre los principios de formación de cuasicristales aún está en la etapa de análisis estructural de productos accidentales; cómo diseñar y sintetizar un cuasicristal desde cero sigue siendo un problema para los científicos. Basándose en el conocimiento de los cuasicristales de aleaciones, la investigación de cuasicristales de materiales blandos necesita establecer nuevos paradigmas que puedan acelerar significativamente el diseño y la síntesis de nuevas estructuras estables termodinámicamente o metaestables a largo plazo, proporcionando así materiales y vías para su investigación en otros campos. Este artículo revisa sistemáticamente los conceptos básicos y el contexto de investigación de los cuasicristales, resume las condiciones de formación y ejemplos típicos de cuasicristales de materiales blandos, se centra en estrategias de construcción y propone dos enfoques de construcción: el método de aproximación empírica de cuasicristales y el método de retrosíntesis basado en cálculos teóricos, proporcionando una referencia para el diseño racional y las aplicaciones funcionales de cuasicristales blandos.

关键词

cuasicristales de materiales blandos;autoensamblaje;síntesis;simetría de rotación doce;estructura cuasiperiódica

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