近年来基于磷脂双分子层（DIB）或者胶体粒子稳定的液滴网络因在分区化学反应和生物学功能等方面的应用引起了研究者的极大兴趣，并成为材料领域的研究热点。然而，现有设计方案受限于液滴尺寸，并且制备过程复杂。针对这一挑战，软物质高精尖中心史少伟教授课题组利用葫芦[8]脲（CB[8]）表面活性剂在水-油界面的自组装和堵塞相变行为，制备了一种新型液滴网络。该液滴网络具有多重响应性、可重构性以及互相贯通的内腔，为物质传输交换和分区化学反应提供了一个新型平台（图1）。
图1. (a) DIB技术和(b) CB[8]表面活性剂构筑的液滴网络示意图
不同于其他类型液滴网络，该工作构筑的液滴网络达到宏观尺度，体积为微升级别，且构筑过程简单易操作，仅需要外力挤压，不需要借助微流控装置或其他大能耗设备，也不需要引入高粘度液体或对渗透压进行精准调控。利用CB[8]和偶氮苯/紫精之间的三元主客体相互作用，可实现液滴网络在多重作用下（紫外光、氧化还原、竞争客体）的可控形变。基于该液滴网络的内部贯通结构，团队制备了液滴微反应器，实现了包括化学反应（例如三价铁离子与硫氰酸根的显色反应）、功能纳米材料合成（例如ZIF-67和ZIF-8纳米晶）和酶促反应（例如基于葡萄糖氧化酶和辣根过氧化物酶的级联反应）在内的多种功能应用（图2）。此外，将液滴网络与微流控系统进行结合，可实现液滴网络内部物质的定向输运，为进一步构筑具有复杂结构和功能的“软”液体器件提供了可能。
图2. 基于液滴网络的微反应器
该工作以“Reconfigurable droplet networks”为题发表在《Nat. Commun.》期刊上，并被选为 Editors' Highlights 论文。第一作者为北京化工大学软物质高精尖中心博士生孙舒逸，通讯作者为中心史少伟教授和马萨诸塞大学合作者。研究工作得到了国家自然科学基金和北京市自然科学基金的资助。
文章信息：Shuyi Sun, Shuailong Li, Weixiao Feng, Jiaqiu Luo, Thomas P. Russell* & Shaowei Shi*.Reconfigurable droplet networks. Nat. Commun.15, 1058 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-45214-1
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45214-1