高分子链可通过链间或链内的非共价相互作用，形成跨尺度、多层次的有序晶体结构和组装形貌，对材料的各项物理化学性质和性能起着决定性作用。如何通过合理的化学结构设计，调控聚合物的多级结构和结晶行为，是高分子物理化学领域的一个经典问题。

复合材料结构工程中心姜乃生教授与美国路易斯安那州立大学Donghui Zhang教授课题组合作，围绕侧链支化如何影响聚类肽薄膜的多级晶体结构这一问题开展研究。通过在硅基底上构筑两种不同类型的聚类肽薄膜，借助掠入射小角/广角X射线散射、原子力显微镜等表征手段，揭示了侧链支化对聚类肽薄膜的分子取向、多级晶体结构和熔融重结晶过程的影响。

研究结果表明：具有线型长烷基侧链的聚（N-辛基甘氨酸）（PNOG）在重结晶后，其板状分子通过“edge-on”的方式择优取向，组装形成近似正交晶系的长程有序晶体结构，在大尺度下生长成排列紧密的蠕虫状片晶；而当引入支化型烷基侧链后，由于存在较大的空间位阻，聚（N-（2-乙基己基）甘氨酸）（PNEHG）分子在重结晶后排列成六方柱状液晶相，并进一步通过片晶堆积构成的麦穗状高层次组装体。通过与其他聚合物体系进行比较，我们推测聚类肽侧链与主链之间的耦合作用是决定侧链支化效应的关键。上述结果揭示了聚类肽侧链结构、分子排列和多级晶体结构之间的科学联系，同时也表明侧链支化可作为一种调控聚合物结晶行为的有效方法。

该研究工作于2022年8月以“Multiscale Crystalline Structure of Confined Polypeptoid Films: The Effect of Alkyl Side Chain Branching”为题发表在高分子领域权威期刊《ACS Macro Letters》上（ACS Macro Lett. 2022, 11, 9, 1060–1066）。论文的第一作者为姜乃生教授的硕士研究生王琦，Donghui Zhang、姜乃生为共同通讯作者。