Nature：納米顆粒最新研究||通過高分子配體組裝實現納米顆粒表面圖案化

引語：

膠體顆粒可以通過化學方法或者是采用對表面局域進行補丁式修飾實現表面圖案化處理，這類研究一直受到了廣大研究人員工作者的關注。表面圖案化處理的納米顆粒可以作為一類由原子或者分子形成的膠體類似物，也可以作為液態體系內的相轉變模型進行研究，以及作為膠體表面活性劑使用，同時還可以作為復合顆粒合成制備過程中的模板使用。對于微米級和亞微米級尺寸的補丁式膠體顆粒的表面圖案化處理是十分高效可行的，但是對于無機膠體納米顆粒（其尺寸只有幾十個數量級的納米）的表面圖案化處理并不常見。納米顆粒表現出形貌以及尺寸依賴的光學、電學以及磁學性質，并且自組裝過程能表現出顆粒的協同性質。目前納米顆粒的表面圖案化的處理只限制在雙斑點納米顆粒（two-patch nanoparticles）以及具有表面波紋狀和覆盆子式納米顆粒一類表面形貌的實現。

成果簡介：

日前，來自加拿大多倫多大學的Eugenia Kumacheva（通訊作者）教授研究組提出利用熱力學驅動高分子配體的分離，由均勻的高分子刷轉變成固定在納米顆粒表面上的膠團，從而實現納米顆粒表面的圖案化，并且該過程會受到溶液質量的影響。

斑點式修飾納米顆粒表面圖案是一個可逆過程，但是可以通過光交叉連接過程實現永久修飾。該方法可以提供一種新的修飾表面圖案可控思路，并且該納米顆粒表面圖案分布和單位納米顆粒斑點式圖案數量與理論計算模型一致。該方案的多樣性體現在可以實現納米顆粒表面圖案的多維度、形狀多樣性和組成多樣性。同時可以采用不同種類型的高分子連接實現表面圖案化。

圖文導讀：

圖1. 高分子在納米顆粒表面上分離過程圖解。

a. 溶液輔助法實現表面膠團（圖案化）的合成機理圖。

b.c. 通過高分子表面修飾的金納米球體的透射電鏡（TEM）照片。

d. 通過表面高分子修飾的直徑為60 nm的金納米球體電子斷層掃描重構圖。

e. 金納米球體表面圖案化處理后的TEM照片。

圖2. 在金納米球體表面高分子層內發生的結構轉變。

a. 納米球體尺寸高分子維度對于補丁式圖案形成的的作用效果；

b. 具有不同補丁式圖案數量的納米球體分布圖；

c. 納米球體不同狀態的實驗圖解：藍色線來區分殼核結構的納米球體和具有補丁式修飾圖案化的納米球體；

d. 理論計算的不同狀態的納米球體圖解示意圖。

圖3. 表面高分子修飾圖案化的金納米球體的TEM照片。

a. 表面覆蓋一層聚苯乙烯（PS）-50K的金納米球體的TEM照片;

b. 啞鈴形的金納米柱TEM照片;

c. 納米立方體形的銀TEM照片;

d. 三角柱形銀TEM照片;

e. 聚乙烯基吡啶修飾的納米金的TEM照片；

f.巰基終止的聚乙烯基咔唑修飾的納米金表面的TEM照片。

圖4. 表面圖案化的納米顆粒自組裝過程。

a．單個補丁式修飾表面圖案化的納米顆粒形成的二聚物的透射電鏡（TEM）照片；

b. 由三個單個補丁式修飾表面圖案化的納米顆粒形成的三聚物自組裝形成的鏈式結構（TEM照片）；

c. 聚苯乙烯（PS）-50K修飾功能化納米立方銀的自組裝結構（TEM照片）；

d. 在不含硫醇的PS液滴上自組裝形成的金納米球體（TEM照片）。

文獻鏈接：Surface patterning of nanoparticles with polymer patches? （Nature, 2016, doi:10.1038/nature19089）

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