手性現象普遍存在于自然界與生命體中，如組成蛋白質的L型氨基酸、核酸組分中的D型糖、DNA雙螺旋結構、宏觀尺度的植物蔓藤的螺旋生長、貝殼表面的螺旋形貌以及宇宙星云的螺旋運動等。不同層次手性信息的傳遞、轉移和放大的作用機制與規律，即多層次手性物質的精準構筑機制的研究對自然界演變、生命的起源和手性材料的發展具有舉足輕重的作用。在手性高分子領域，正常和反常的“將軍-士兵原則”是兩種指導手性高分子結構調控最常見的準則。在正常的“將軍-士兵原則”中，共聚物的手性光學活性由手性將軍的絕對構型決定。相反地，反常的“將軍-士兵原則”表現出手性誘導相對于手性將軍含量的非單調反常變化，共聚物的手性光學活性不再由手性將軍的絕對構型決定。然而，多層次手性高分子的精準構筑，分子層次手性到超分子層次手性，再到宏觀層次手性的演繹過程，及其手性產生、傳遞、放大和調控的機制與規律的系統研究尚不成熟，其實際應用也停留在不斷探索階段。
蘇州大學的張偉教授團隊的程笑笑博士等人利用聚合誘導手性自組裝（PICSA）策略在同一種聚合物中發現不同于傳統“將軍-士兵原則”的新機制。通過增加成核鏈段的聚合度、操縱手性和非手性二元體的比例或通過改變非手性士兵單元的液晶性來精準控制高分子聚集體內部相變。這種從非晶相到液晶相、手性向列相 (N*) 到扭曲晶界相 (TGB*) 的多重相變是產生這種異常誘導的根本原因。
研究人員系統地研究共聚物的結構參數對組裝體形貌的影響，獲得了不同于傳統形貌的共聚物組裝體形態，包括球形膠束、蠕蟲、納米線、帶尾紡錘體、蝌蚪形、各向異性橢圓囊泡和各向同性球形囊泡等。這是首次在手性聚合物體系中獲得如此豐富的形貌結構，這主要是由于傳統體系缺乏額外的驅動力和難以找到合適的自組裝條件。
研究結果提供了一種新的相變模型來調節手性高分子結構的螺旋性，并在非純手性聚合物體系中實現了較高的不對稱因子，這對高分子多層次手性螺旋結構的調控有望應用于其他動態手性聚合物和功能納米材料的設計和制備。相關成果以“Switchable Phase Helicity Independent of the Absolute Configuration of the Stereocenter: Anomalous Induction between Sergeants and Soldiers in Chiral Liquid-Crystalline Polymers”為題發表于J. Am. Chem. Soc. 2023, doi: 10.1021/jacs.3c02999上。文章的第一作者為博士后程笑笑，通訊作者為蘇州大學張偉教授。
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