项目名称：

智能响应聚合物体系的分子光谱机制研究

推荐单位：

复旦大学

项目简介：

该项目属于高分子表征分析领域。分子光谱尤其是红外光谱对基团相互作用极为敏感，非常适于探讨智能响应聚合物的响应性机制，但传统一维红外光谱分析存在分辨能力低且谱峰重叠严重等问题，无法有效提取分子水平上的结构变化信息。该项目提出了多维分子光谱的综合性分析解决方案，结合动态变化红外光谱、二维相关红外光谱及其衍生技术系统探讨了刺激诱导的聚合物动态响应过程中分子内/间相互作用及构型构象转变现象。与传统一维光谱分析相比，多维光谱分析进一步提高了红外光谱的分辨能力，深入诠释了智能响应聚合物体系在分子水平上的动力学变化机制。

1、原创性地提出了温敏水溶性聚合物体系转变机制的多维分子光谱分析解决方案，综合利用一维及二维相关光谱、外扰相关移动窗口技术、变温核磁共振谱等手段在分子水平上阐述了聚合物水溶液体系从基团到链段到构象的各级衍化过程，涵盖了氢键转化、水合/脱水合、链构象塌缩与扭转等极为重要的分子动力学变化信息。

2、首次针对拓扑结构空间受限聚合物凝胶网络及复杂多组分聚合物体系的相转变行为进行了分子光谱跟踪分析，从高分子链、纳米凝胶及宏观三维拓扑结构的各级尺度进一步诠释了受限高分子链与水分子扩散动力学变化规律及各组分的多级协同相转变行为。

3、系统研究了热致响应聚合物膜中氢键相互作用类型及分子链构象变化，探讨了热扰动对聚合物内在缔合氢键及组装结构的影响，从而在分子尺度上剖析了这些内在结构变化与宏观性能的内在联系，为理解聚合物本体薄膜的热致响应现象提供了重要的解释依据。

以上系统的原创性工作添补了智能响应聚合物体系内在分子响应机制研究的空白，推动了聚合物光谱分析领域的发展。有关上述研究完全基于国内工作，该项目8篇代表性论文，包含4篇Macromolecules等，被SCI他引总计约424次，出版《Two-Dimensional Correlation Spectroscopy: A Polymer-Related Issue》（Springer, Encyclopedia of Polymer Science and Technology）专著章节和《Spectral Insights into Microdynamics of Thermoresponsive Polymers from the Perspective of Two-Dimensional Correlation Spectroscopy》（高分子学报）综述各一篇。基于该项目，第一完成人武培怡获国家杰出青年基金、英国皇家化学会士、陶氏化学“Dow Innovation Challenge Award”、 教育部首届新世纪人才计划、上海市优秀学科带头人计划等10余项学术荣誉，主要完成人孙胜童入选上海市青年科技启明星等人才计划，主要完成人侯磊入选上海市青年科技英才扬帆计划和博士后创新人才支持计划。

代表性论文专著目录：

1. Bingjie Sun, Yinan Lin, Peiyi Wu*, and Heinz W. Siesler. A FTIR and 2D-IR Spectroscopic Study on the Microdynamics Phase Separation Mechanism of the Poly(N-isopropylacrylamide) Aqueous Solution.Macromolecules 2008, 41, 1512-1520.

2. Shengtong Sun, and Peiyi Wu*. On the Thermally Reversible Dynamic Hydration Behavior of Oligo(Ethylene Glycol) Methacrylate-Based Polymers in Water.Macromolecules 2013, 46, 236-246.

3. Shengtong Sun, and Peiyi Wu*. Infrared Spectroscopic Insight into Hydration Behavior of Poly(N-vinylcaprolactam) in Water.Journal of Physical Chemistry B2011, 115, 11609-11618.

4. Lei Hou, Kai Ma, Zesheng An*, and Peiyi Wu*. Exploring the Volume Phase Transition Behavior of POEGA- and PNIPAM-Based Core–Shell Nanogels from Infrared-Spectral Insights.Macromolecules 2014, 47, 1144-1154.

5. Shengtong Sun, Jun Hu, Hui Tang, and Peiyi Wu*. Chain Collapse and Revival Thermodynamics of Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogel.Journal of Physical Chemistry B 2010, 114, 9761-9770.

6. Shengtong Sun, and Peiyi Wu*. Role of Water/Methanol Clustering Dynamics on Thermosensitivity of Poly(N-isopropylacrylamide) from Spectral and Calorimetric Insights.Macromolecules 2010, 43, 9501-9510.

7. Wenlong Li, and Peiyi Wu*. Unusual Thermal Phase Transition Behavior of an Ionic Liquid and Poly(Ionic Liquid) in Water with Significantly Different Lcst and Dynamic Mechanism.Polymer Chemistry 2014, 5, 5578-5590.

8. Wei Li, Bingjie Sun, and Peiyi Wu*. Study on Hydrogen Bonds of Carboxymethyl Cellulose Sodium Film with Two-Dimensional Correlation Infrared Spectroscopy.Carbohydrate Polymers 2009, 78, 454-461.

主要完成人情况：

1、武培怡、第一、教授、复旦大学、复旦大学。

主要学术贡献：本项目总负责人，协调指导了本项目所有的课题设计，对全部三个主要创新点均有重要贡献，为全部8篇代表性论文和其他相关论文的通讯作者，参与本项目的工作量占个人总工作量的60%。

2、孙胜童、第二、特聘研究员、亿万先生mr01官网、复旦大学。

主要学术贡献：参与了本项目大部分的课题设计，对创新点1和2有重要贡献，代表性论文2、3、5、6的共同作者，参与本项目的工作量占个人总工作量的100%。

3、侯磊、第三、讲师、亿万先生mr01官网、复旦大学。

主要学术贡献：对创新点2有重要贡献，是代表性论文4的共同作者，参与本项目的工作量占个人总工作量的100%。