由于獨(dú)特的光、電和催化性能,貴金屬納米粒子如金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)等已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到傳感、催化以及生物醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。如何精確控制貴金屬納米粒子的微環(huán)境及其聚集形態(tài),是使無生命的納米材料變得有“知覺”,實(shí)現(xiàn)功能納米材料智能化的有效途徑。傳統(tǒng)方法是通過蛋白質(zhì)或DNA與貴金屬納米粒子耦合,實(shí)現(xiàn)納米粒子的微環(huán)境與組裝形態(tài)可逆調(diào)控,用于智能納米器件和醫(yī)藥體系,但存在格昂貴和可逆循環(huán)次數(shù)有限等問題。刺激響應(yīng)性高分子是一類能夠?qū)ν饨绱碳?如pH、溶劑、溫度、離子強(qiáng)度、化學(xué)分子、光、磁等)做出響應(yīng)的智能材料。作為其中的一種,高分子刷可與貴金屬納米粒子進(jìn)行原位雜化,從而具有智能調(diào)控納米顆粒的微環(huán)境、形貌、組裝及其性能的優(yōu)勢。
寧波材料所智能高分子材料團(tuán)隊(duì),利用二氧化硅納米粒子和氧化石墨烯(GO)為載體,表面修飾刺激響應(yīng)性高分子,如溫敏性的聚二甲氨基甲基丙烯酸酯(PDMAEMA)分子刷,并在高分子刷上原位合成并負(fù)載納米金,得到一種新型的SiO2@PDMAEMA/Au或GO @PDMAEMA/Au納米雜化體系。通過溫度調(diào)節(jié)PDMAEMA分子刷的伸展或塌縮構(gòu)象變化,達(dá)到可逆調(diào)控納米金粒子的包覆和釋放,成功實(shí)現(xiàn)納米金粒子微環(huán)境的變化而達(dá)到智能開關(guān)型的催化效果(圖A和B),相關(guān)工作發(fā)表在Chem. Commun. (2014, 50, 1212) 與RSC Adv. (2014, 4, 44480)上。近期,科研人員發(fā)展這一思路,將光響應(yīng)性的高分子修飾到納米金表面,通過光的改變來可逆調(diào)控高分子刷中螺吡喃基團(tuán)的閉環(huán)(SP)和開環(huán)狀態(tài)(MC),實(shí)現(xiàn)金納米粒子的可逆自組裝,得到一種新型智能可逆的納米金低聚體(二聚體、三聚體等)。聚集形態(tài)的改變進(jìn)而導(dǎo)致微環(huán)境特別是金納米顆粒距離的調(diào)控,使得智能開關(guān)型的納米光學(xué)器件(智能可調(diào)的表面增強(qiáng)拉曼基材)成為可能,并被用于環(huán)境和食品安全中的小分子有害物質(zhì)的檢測,顯著的提高了檢測靈敏度(Langmuir,2015, 31, 1164)。
本研究工作得到了國家青年千人計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金(21404110, 51473179, 51303195, 21304105),浙江省杰出青年基金(LR14B040001)和寧波市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2014B82010)的支持。
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