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  聚合物自組裝是一種廣泛使用的納米材料制備方法，通過(guò)控制聚合物組成和組裝條件，可以形成球形、柱狀、空心、碟狀等多種納米結(jié)構(gòu)。這些納米結(jié)構(gòu)在藥物載運(yùn)、抗菌、催化以及能源存儲(chǔ)等方面有著廣泛的潛在應(yīng)用。

  不同于常見的球形結(jié)構(gòu)，聚合物納米碟因其結(jié)構(gòu)特殊而難以制備。傳統(tǒng)制備方法涉及剛性膜機(jī)理，一般在通過(guò)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行控制，所采用的“線-棒”狀嵌段共聚物的疏水部分具有較強(qiáng)結(jié)晶性或者較大剛性，使得聚合物組裝成膜后難以彎曲閉合，最終形成納米碟。該方法需要對(duì)聚合物組成進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)并對(duì)自組裝過(guò)程進(jìn)行精確的控制，而且所能采用的聚合物種類有限。

圖1重力塌陷法構(gòu)建納米碟的過(guò)程

  聚合物納米碟的制備存在上述難點(diǎn)，同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院杜建忠教授課題組繞過(guò)傳統(tǒng)方法涉及的剛性膜機(jī)理，提出了一種簡(jiǎn)便且具有普適性的重力塌陷機(jī)理來(lái)構(gòu)筑納米碟。他們采用一步法合成了兩親性無(wú)規(guī)共聚物，該共聚物水解后可通過(guò)溶劑交換法組裝形成“半剛半柔”囊泡，囊泡進(jìn)一步可以常溫在重力的作用下坍塌成納米碟（圖1）。

圖2納米碟的透射電鏡和掃描電鏡圖

  他們使用透射電鏡、掃描電鏡以及原子力顯微鏡對(duì)納米碟進(jìn)行了表征。如圖2所示，透射電鏡下納米碟呈現(xiàn)圓形碟狀結(jié)構(gòu)且厚度均勻，掃描電鏡也表明納米碟表面平整。原子力顯微鏡分析表明納米碟的厚度在6 nm左右。

  對(duì)照組（水解前的聚合物）也能自組裝形成囊泡，但是在重力作用下不能坍塌成納米碟。他們對(duì)兩組聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析，推測(cè)水解后聚合物囊泡膜因羧基的親水作用和氫鍵作用的存在而變得柔軟而有韌性，因此能夠塌陷形成納米碟結(jié)構(gòu)。

圖3磁性囊泡的制備以及磁分離處理污水的過(guò)程

  同時(shí)，該組裝體還可以負(fù)載磁性納米氧化鐵顆粒以高效吸附水中的多環(huán)芳烴并在外加磁場(chǎng)作用下與污水分離，如圖3所示。

  該論文以“Polymer Nanodisks by Collapse of Nanocapsules”為題發(fā)表在Science China Chemistry。

  論文鏈接：http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCC/doi/10.1007/s11426-017-9209-3?slug=abstract