無機(jī)納米粒子在聚合物引導(dǎo)下組裝成聚合物/無機(jī)雜化材料的較新進(jìn)展

無機(jī)納米顆粒（NPs）可控合成提供了可以用于構(gòu)建功能材料的組裝結(jié)構(gòu)單元。NP中有許多表現(xiàn)出引人注目的光學(xué)，電子和磁性性質(zhì)，這些性質(zhì)在很大程度上取決于其大小、形狀和組成、以及NP的聚集態(tài)機(jī)構(gòu)。要開發(fā)NP在能量轉(zhuǎn)換和存儲、催化、傳感、納米醫(yī)學(xué)以及光學(xué)和電子設(shè)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(jié)構(gòu)。組裝NP的**策略包括在界面處使用外部場進(jìn)行自組裝，使用軟模板或硬模板進(jìn)行模板化組裝以及使用分子配體的溶液中進(jìn)行自組裝。將NP組織為有序的宏觀結(jié)構(gòu)，不僅將離散的NP與宏觀材料聯(lián)系在一起，而且會產(chǎn)生可能不同于單個NP及其整體同類物的依數(shù)性性質(zhì)。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(dǎo)用于衍射**以下的光。

無機(jī)納米粒子在聚合物引導(dǎo)下組裝成聚合物/無機(jī)雜化材料的較新進(jìn)展，重點(diǎn)是材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。NP組裝的討論將集中于（1）聚合物基質(zhì)與小分子配體穩(wěn)定的無機(jī)NP（SLNPs），（2）聚合物基質(zhì)與聚合物接枝的無機(jī)NP（PGNP）之間的相互作用，（3）PGNP和聚合物之間的相互作用對結(jié)構(gòu)的控制，包括那些由聚合物和NP的隨機(jī)混合，NP的聚合物功能化以及無機(jī)NP的聚合物配體協(xié)助合成的結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的復(fù)合材料。重點(diǎn)介紹了構(gòu)筑基元的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的相關(guān)性，尤其是聚合物接枝的NPs。包括了聚合物/NP在固態(tài)中的自組裝（薄膜），聚合物和NP的共組裝，聚合物為模板誘導(dǎo)無機(jī)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(dǎo)無機(jī)納米粒子組裝所獲得的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

1. 納米粒子表面接枝聚合物的四種**鏈構(gòu)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(gòu)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(nèi)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(qū)）和聚苯乙烯（PS，暗條帶相區(qū)）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(jī)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(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果；

（b）BCP接枝密度以及疏溶劑鏈段的體積分?jǐn)?shù)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(jī)納米粒子復(fù)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(fù)合材料較終形態(tài)的影響。

主要從實(shí)驗(yàn)的角度綜述了聚合物誘導(dǎo)無機(jī)納米粒子分別在薄膜和溶液中自組裝形成功能復(fù)合材料。重點(diǎn)闡述了對熱力學(xué)/動力學(xué)參數(shù)和聚合物/NP納米復(fù)合材料組裝結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性的基本理解，這將有助于建立將聚合物誘導(dǎo)無機(jī)NP組裝策略用于材料設(shè)計(jì)和制造的預(yù)測框架。它還將從以下幾個方面加快相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展：（i）促進(jìn)所得材料在光電子學(xué)和納米醫(yī)學(xué)中的新穎或**應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)；（ii）探索具有多層級結(jié)構(gòu)的無機(jī)納米粒子的組裝復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系。盡管該領(lǐng)域目前已取得了巨大進(jìn)步，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，需要我們在這一領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)研究。

小編：wyf 05.11

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