[好文章,你推荐!]嵌段共聚物3D受限自组装及其纳米材料的可控制备

华中科技大学邓仁华推荐的文章:

推荐文章1:

标题: Mesoporous Block Copolymer Nanoparticles with Tailored Structures by Hydrogen-Bonding-Assisted Self-Assembly.

DOI: 10.1002/adma.201200102

URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200102/full

推荐文章2:

标题: Shaping Functional Nano-objects by 3D Confined Supramolecular Assembly. DOI: 10.1002/smll.201300271

URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201300271/abstract

推荐文章3:

标题: Janus Nanodisc of Diblock Copolymers

DOI: 10.1002/adma.201305849

URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201305849/full

 

背景介绍

嵌段共聚物(block copolymer)纳米材料多年来一直是科研人员感兴趣的研究热点之一,这是因为嵌段共聚物通过自组装(self-assembly)可以形成各种有序的纳米结构。两亲性嵌段共聚物在溶液中自组装可以形成球形、棒状、环状以及囊泡等各种形态的纳米胶束,而在本体或薄膜中自组装则可以形成图案化的纳米结构。根据聚合物自身不同的多功能特性,这些聚合物纳米材料具有广泛的应用前景。

本人博士期间一直研究嵌段共聚物的三维受限自组装(3D confined self-assembly),并以此制备新颖的聚合物纳米材料。我要推荐的这三篇文章正是本人攻读博士学位期间先后在Advanced Materials (2012),Small (2013),Advanced Materials (2014)发表的系列文章。这三篇文章一脉相承,却又各有侧重点。第一篇文章提出了通过超分子聚合物3D受限自组装/解组装制备嵌段共聚物介孔微球的新途径,且孔道结构可控;第二篇文章则通过超分子聚合物3D受限自组装/解组装制备了新型的胶束;而第三篇文章则是在第二篇文章的基础上进一步制备了Janus纳米盘。

文章概要及推荐理由

第一篇文章通过两亲性小分子(PDP)与两嵌段共聚物PS-b-P4VP氢键结合形成梳状超分子聚合物。采用了操作简单的乳液-溶剂挥发法,使超分子聚合物3D受限自组装形成内部具有纳米结构的微球,再用乙醇处理微球,使微球内部分散相中的PDP分子释放出来,从而形成介孔结构。在不改变改变聚合物的组成的前提下,只需改变PDP的含量,便可以方便的调控微球内部的介孔结构,例如可以获得球形孔洞、螺旋孔道、环形孔道和多层球壳结构。本研究成功地将超分子聚合物与3D受限自组装相结合,在聚合物介孔微球的制备上展现了独特的优势。

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第二篇文章与第一篇文章可谓姊妹篇,同样采用了超分子聚合物3D受限自组装与解组装的策略。所不同的是,该体系得到的微球中PDP参与在连续相中,因此解组装之后获得了胶束。由于球形空间的受限效果,因而获得了形态新颖的胶束,例如纳米盘、纳米杯、纳米环等。这些特殊形状的胶束是其他方法难以做到的。本研究为新型聚合物胶束的制备提供了参考依据,并且这些胶束可以作为模板制备各向异性的纳米材料,具有广泛的应用前景。

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第三篇文章则是在第二篇文章基础上,进一步拆解盘状胶束,首次获得了一种基于两嵌段共聚物(PS-b-P4VP)的Janus纳米盘。Janus纳米盘由单分子层的两嵌段共聚物组装而成,形状规则、厚度均匀,盘的两面分别具有亲水和疏水特性,可以二次组装以及作为固体表面活性剂用于油、水乳化。更重要的,Janus纳米盘区域的物理化学性质可控,如交联的P4VP侧电荷性质可调,还可以可络合金属纳米粒子、磁性纳米粒子和无机氧化物,为赋予Janus纳米盘功能特性提供了保证。功能性Janus纳米盘将为定位识别操控,新型器件和构筑新结构等方面提供新机遇。相关论文发表在Advanced Materials上,并被选作内封面。这项成果对深入研究形状均一的盘状Janus材料性能及拓展该类结构材料应用具有重要的意义。

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