摘要：二维高分子纳米材料作为一类极具吸引力的二维有机材料，凭借其分子可设计性强、密度低、机械柔韧性优异、比表面积大及生物相容性良好等特性，在纳米技术和生物医学领域展现出广阔的应用前景。通过芳香单体拓扑化学聚合、表面限域聚合或溶液聚合等策略，已成功制备出共价有机框架（

二维高分子纳米材料作为一类极具吸引力的二维有机材料，凭借其分子可设计性强、密度低、机械柔韧性优异、比表面积大及生物相容性良好等特性，在纳米技术和生物医学领域展现出广阔的应用前景。通过芳香单体拓扑化学聚合、表面限域聚合或溶液聚合等策略，已成功制备出共价有机框架（COFs）、聚合物网络等厚度在0.8-5 nm范围内的自支撑大分子片层材料。然而，由于高分子链固有的结构无序性、聚合度调控困难以及纳米尺度下的构象复杂性，制备厚度小于5 nm且具有长程有序结构的大面积二维聚合物材料仍面临严峻挑战。近年来，基于两亲性交替共聚物的主链折叠策略为构建厚度可控（1-4 nm）的规整二维超薄高分子片层提供了新思路，其厚度调控机制与单分子层的折叠构象密切相关。尽管如此，如何实现一维聚合物向具有原子级厚度、大面积、刺激响应型的多功能二维材料的可控转化，并满足不同应用场景的定制化需求，仍是该领域尚未攻克的技术瓶颈。

近期，华东理工大学林绍梁教授、靳海宝教授团队以及上海交通大学周永丰教授团队通过两亲性交替偶氮苯共聚物溶液自组装，突破性地实现了原子级厚度（~7.2 Å）的自支撑大面积单分子层自折叠聚合物片的克级可控制备。并利用计算机模拟，从分子水平阐明其自组装机理，提出了J聚集协同的单层链折叠自组装新机理。据文献调研显示，该材料创造了二维自组装大分子片厚度的国际报道最薄记录。基于偶氮苯单元的光致异构化效应，成功实现了光诱导下二维的自折叠单层聚合物片与球形胶束之间的可逆结构转换。更为重要的是，所构建的原子尺度二维自折叠单层聚合物片可作为高效载体用于负载铂单原子催化剂，其展现出卓越的催化性能，其质量活性达商用Pt/C催化剂的159倍。该工作以“Gram-Level Production of Atomic-Scale and Photoresponsive Two-Dimensional Self-Folded Monolayer Polymeric Sheets”为题发表在《Macromolecules》上。该研究得到国家自然科学基金委的支持。

此工作是该团队近期关于光响应两亲性交替共聚物的自组装研究的最新进展之一，提出了一种基于偶氮苯J-聚集协同的单层折叠链机制，实现了厚度小于1纳米、尺寸可达上百微米的单层超薄有机纳米材料的可控克级制备。此外，该团队利用含偶氮苯侧链型交替共聚物的溶液自组装制备了多种光响应超薄有机纳米材料（Sci. China Chem. 2022, 65 , 2444; Adv. Mater.2024, 36 , 2312724; Sci. China Chem.2024, 67 , 1680; Macromolecules 2024, 57 , 5892-5901; Adv. Funct. Mater.2024, 34 , 2408583, ACS Nano2024, 18 , 21576-21584; Small2025, 21 , 2408147, Angew. Chem. Int. Ed.2025, e202503104），并提出了一种“侧基共轭堆积”的自组装机理。例如，通过迈克尔加成聚合合成了含偶氮苯光响应两亲性交替共聚物，进而通过自组装得到了厚度约为2.8 nm的超薄一维纳米管（Macromolecules 2024, 57 , 5892-5901）。此外，团队还合成了一系列序列可控的光响应两亲性交替类肽分子，并通过溶液自组装制备了直径约为2 nm的超细纳米线（ACS Nano2024, 18 , 21576-21584）和厚度小于3 nm的超薄纳米带（Adv. Mater.20242024, 67 , 1680, Adv. Funct. Mater.2024, 34 , 2408583）。

来源：高分子科学前沿一点号1