無機納米粒子在聚合物引導下組裝成聚合物/無機雜化材料的較新進展

無機納米顆粒（NPs）可控合成提供了可以用于構建功能材料的組裝結構單元。NP中有許多表現出引人注目的光學，電子和磁性性質，這些性質在很大程度上取決于其大小、形狀和組成、以及NP的聚集態機構。要開發NP在能量轉換和存儲、催化、傳感、納米醫學以及光學和電子設備中的巨大潛力，通常需要將NP組裝為具有宏觀的大型或有序結構。組裝NP的**策略包括在界面處使用外部場進行自組裝，使用軟模板或硬模板進行模板化組裝以及使用分子配體的溶液中進行自組裝。將NP組織為有序的宏觀結構，不僅將離散的NP與宏觀材料聯系在一起，而且會產生可能不同于單個NP及其整體同類物的依數性性質。例如，貴金屬（例如Au和Ag）NP用于表面等離子體共振（LSPR），即NPs表面上自由電子的相干振蕩與入射光的共振。這類金屬NP的有序陣列，相鄰NP之間的近場等離子體共振耦合，使電子共振可以沿陣列傳播，從而使其可作為光波導用于衍射**以下的光。

無機納米粒子在聚合物引導下組裝成聚合物/無機雜化材料的較新進展，重點是材料的結構設計。NP組裝的討論將集中于（1）聚合物基質與小分子配體穩定的無機NP（SLNPs），（2）聚合物基質與聚合物接枝的無機NP（PGNP）之間的相互作用，（3）PGNP和聚合物之間的相互作用對結構的控制，包括那些由聚合物和NP的隨機混合，NP的聚合物功能化以及無機NP的聚合物配體協助合成的結構所構成的復合材料。重點介紹了構筑基元的結構與性質之間的相關性，尤其是聚合物接枝的NPs。包括了聚合物/NP在固態中的自組裝（薄膜），聚合物和NP的共組裝，聚合物為模板誘導無機NP的組裝以及聚合物接枝的NP的自組裝。

1. **的由聚合物引導無機納米粒子組裝所獲得的復合材料結構

1. 納米粒子表面接枝聚合物的四種**鏈構象示意圖

1. 均勻接枝在球形納米粒子表面的混合均聚物的鏈構象及其相分離行為

（a）三種不同2R0/d值的混合均聚物接枝的球形納米粒子（2R0/d, 為均聚物的均方末端距與納米粒子內核半徑之比）；

（b）均勻接枝在172 nm SiO2 NPs表面的聚丙烯酸叔丁酯（PtBA，亮條帶相區）和聚苯乙烯（PS，暗條帶相區）的分子量對其微相分離的影響。

 3. 接枝聚苯乙烯在金納米粒子表面的相行為

（a）AuNP表面接枝的聚苯乙烯在選擇性溶劑中膠束化的示意圖；

（b, c）AuNP尺寸和聚合物尺寸對PS膠束化的影響；

（d）無機納米粒子的不同形貌對表面接枝PS膠束化的影響；

（e）接枝密度以及NP尺寸對接枝聚合物在金納米粒子表面圖案化影響的相圖。

4.兩親性AB嵌段共聚物BCPs在NP的表面圖案化

（a）幾種代表性的單納米粒子表面圖案化結構的模擬結果；

（b）BCP接枝密度以及疏溶劑鏈段的體積分數fB對納米粒子表面圖案化影響的相圖。

5. 納米粒子尺寸對SLNPs在聚合物薄膜中的分布的影響

（a）**的超分子/無機納米粒子復合薄膜材料制備方法；

（b）7.4 nm AuNPs和5.5 nm PbS NPs在超分子PS19k-b-P4VP5.6k(PDP)1.7組裝薄膜材料中的空間排列具有明顯的尺寸依賴性；

（c）NP尺寸分布對所得復合材料較終形態的影響。

主要從實驗的角度綜述了聚合物誘導無機納米粒子分別在薄膜和溶液中自組裝形成功能復合材料。重點闡述了對熱力學/動力學參數和聚合物/NP納米復合材料組裝結構之間的相關性的基本理解，這將有助于建立將聚合物誘導無機NP組裝策略用于材料設計和制造的預測框架。它還將從以下幾個方面加快相關領域的發展：（i）促進所得材料在光電子學和納米醫學中的新穎或**應用的發現；（ii）探索具有多層級結構的無機納米粒子的組裝復合材料的結構—性能關系。盡管該領域目前已取得了巨大進步，但仍然存在一些挑戰，需要我們在這一領域進行持續研究。

小編：wyf 05.11

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