分子约束诱导纤维素纳米晶非虹彩手性结构的可控构建与光学调控

本文创新性地提出通过阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)分子约束调控纤维素纳米晶(CNC)自组装轨迹，成功构建具有长程无序/短程有序排列的非虹彩手性结构，首次揭示能量调控在CNC自组装体系中的关键作用。该研究突破了传统CNC手性结构的虹彩光学限制，在光学编码加密和溶剂识别领域展现出应用潜力。

　　

Highlight

本研究突破性发现：通过阳离子聚丙烯酰胺(PAAM)的分子约束作用，首次实现了纤维素纳米晶(CNC)手性结构的非虹彩光学特性调控，为智能光学材料的开发提供了新范式。

Materials

实验选用微晶纤维素(MCC, 65 μm)为原料，采用硫酸(H₂SO₄, ≥98%)水解法制备CNC，并配合聚丙烯酰胺(CPAM)构建复合体系。关键试剂包括聚乙烯醇(PVA, 分子量205,000)和罗丹明6G等光学表征染料。

Hierarchical co-assembly of CPAM hybrid structure

通过精确调控CPAM的离子-聚合物双重特性，我们建立了CNC螺旋结构轴向分布的可控组装策略。当CPAM浓度达1.5%时，其分子链的空间位阻效应能有效打破CNC的长程有序排列，形成具有特殊光学特性的"无序中有序"的层级结构。

Conclusion

本研究受长角甲虫天然结构启发，创新性地通过分子相互作用构建了具有长程无序/短程有序特征的CNC非虹彩手性结构。特别值得注意的是，结合分子对接技术首次揭示了自组装体系能量调控的关键机制，为新型光学材料的开发提供了理论依据。