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  液液界面是一受到廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域。這是由于（1）自然界中的許多物理化學(xué)過(guò)程發(fā)生于液液界面（如細(xì)胞膜）處；（2）液液界面為納米粒子自組裝、電化學(xué)反應(yīng)等提供了一簡(jiǎn)易有效的平臺(tái)。對(duì)于納米粒子在液液界面的自組裝，其粒子大小、形狀、與配體相互作用強(qiáng)弱、粒子間的相互作用強(qiáng)弱是決定自組裝微觀結(jié)構(gòu)和組裝動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵因素。理解這些因素對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和組裝動(dòng)力學(xué)的影響對(duì)進(jìn)一步調(diào)控和優(yōu)化自組裝過(guò)程具有至關(guān)重要的作用。

  目前對(duì)液液界面的原位表征方法以激光掃描共聚焦顯微鏡和各種基于X射線、中子散射的方法為主。激光共聚焦顯微鏡的分辨率較低，一般為幾百納米；各種基于X射線和中子散射的倒易空間方法一般僅能得到微觀結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果，而不能得到局部的結(jié)構(gòu)信息。此外，如何表征液液界面處的力學(xué)行為一直是該領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

  原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscopy, AFM)由于其高空間分辨率、靈活多樣的操作模式與操作環(huán)境、多參數(shù)多功能掃描等優(yōu)勢(shì)，使其在聚合物結(jié)構(gòu)與性能的研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。王東教授課題組最近以纖維素納米晶(CNC)為模型粒子并將其分散于水中，同時(shí)與溶解在甲苯中的胺基封端聚苯乙烯(PS-NH₂)相互作用，通過(guò)調(diào)節(jié)水相的pH值以調(diào)控CNC與PS-NH₂靜電相互作用的強(qiáng)弱，以AFM原位研究CNC在油水界面的自組裝微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)響應(yīng)（如圖1所示）。

圖1. 原子力顯微鏡原位研究納米粒子在油水界面的自組裝微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)響應(yīng)示意圖

  研究表明CNC與PS-NH₂相互作用的強(qiáng)弱是決定CNC在油水界面形成緊密堆積或松散堆積的關(guān)鍵因素、并決定了在有收縮外力作用時(shí)自組裝是形成褶皺還是形成垂直于油水界面排列取向的結(jié)構(gòu)。該工作解決了納米粒子在液液界面處自組裝的局部結(jié)構(gòu)難以表征的難題，揭示了納米粒子與聚合物配體相互作用的強(qiáng)弱對(duì)自組裝微觀結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性能的影響，同時(shí)提供了一種可表征納米粒子間相互作用大小的定量表征方法。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在 ACS Macro Lett. 2019, 8, 512?518 上。

  該工作的第一完成人為北京化工大學(xué)博士生武雪菲，通訊作者為王東教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmacrolett.9b00134