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《嵌段共聚物自組裝及其在納米材料制備中的應(yīng)用(下)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、第$期高分子通報(bào)·"·嵌段共聚物自組裝及其在納米材料制備中的應(yīng)用（下）!!$袁建軍，程時(shí)遠(yuǎn)，封麟先（!&湖北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，武漢’())*$；$&浙江大學(xué)高分子科學(xué)研究所，杭州(!))$#）摘要：嵌段共聚物可以自組裝形成豐富的有序微結(jié)構(gòu)。這些微結(jié)構(gòu)可以擁有各種不同的幾何形態(tài)和晶體+準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)及寬泛的尺寸選擇性，而且具有良好的可調(diào)控性及相對(duì)容易的加工方法。利用嵌段共聚物這種自組裝特性來(lái)制備一些利用傳統(tǒng)技術(shù)難以獲得的納米材料（如功能納米材料、納米結(jié)構(gòu)材料、模板材料、介孔固體等）及微米+亞微米微結(jié)構(gòu)材料（如光子晶體等），具有優(yōu)越
2、性。這些材料將在信息技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、催化等領(lǐng)域取得應(yīng)用。關(guān)鍵詞：嵌段共聚物；納米材料；光子晶體；自組裝［!］有序微結(jié)構(gòu)材料的制備在材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一直倍受關(guān)注，尤其是以光電子信息技術(shù)為主要特征的當(dāng)今時(shí)代。有序微結(jié)構(gòu)材料是光電子信息技術(shù)的核心和基礎(chǔ)性材料之一，如模板材料、納米材料、介孔固體以及光子晶體等。方便、可控地制備預(yù)定結(jié)構(gòu)的這些微結(jié)構(gòu)材料，迄今為止仍具有［$］困難，有的甚至尚無(wú)法制備。嵌段共聚物可以自組裝形成豐富的有序微結(jié)構(gòu)。這些微結(jié)構(gòu)可以擁有各種不同的幾何形態(tài)和晶體+準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)及寬泛的尺寸選擇性，而且具有良好的可調(diào)控性及相對(duì)容
3、易的制備方法。通常，嵌段共聚物自組裝形成微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸可以在約,-!))..之間調(diào)控。采用適當(dāng)?shù)牟牧霞胺肿釉O(shè)計(jì)方法，則其有序微結(jié)構(gòu)的尺寸可以繼續(xù)增大，乃至微米級(jí)。這一尺寸范圍非常重要，它正好填補(bǔ)了傳統(tǒng)的從大到小的微結(jié)構(gòu)加工方法（如光刻）與大分子自組裝能形成的結(jié)構(gòu)尺寸的空白地帶。而這一尺寸空白地帶卻是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天最為重要的尺寸地帶，它有兩個(gè)典型的物理特征，其一是當(dāng)尺寸大于幾個(gè)納米，同時(shí)又小于一百個(gè)左右納米的尺寸范圍，也即［(］通常講的納米材料。這一尺寸正好與電子的物理特征尺寸如德布羅意波長(zhǎng)相當(dāng)，電子在這樣的微結(jié)構(gòu)材料中的物
4、理行為與在通常材料中的行為發(fā)生了非常大的變化，體系通常都會(huì)顯示小尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)及表+界面等效應(yīng)，從而在微電子領(lǐng)域內(nèi)得到重要的應(yīng)用；其二是大于!))/.而小于微米級(jí)，這一尺寸正好與一般可見(jiàn)光、紅外及紫外光的波長(zhǎng)量級(jí)相當(dāng)，該尺寸范圍的一維、二維［’］及三維有序微結(jié)構(gòu)即為該波段光的光子晶體。這類新型材料可以對(duì)光子流進(jìn)行調(diào)控，類似與納米超晶格對(duì)電子的調(diào)控，從而有望實(shí)現(xiàn)一束光對(duì)另一束光的處理，將為利用光來(lái)傳遞和處理信息提［,］供材料基礎(chǔ)。迄今為止，人們已經(jīng)利用自組裝嵌段共聚物制備了各種不同形態(tài)及有序的功能納米材料、納米結(jié)構(gòu)材料、介
5、孔陶瓷，以及用于納米刻蝕模板和有機(jī)光子晶體的制備。下文主要綜述了自組裝嵌段共聚物應(yīng)用于以上幾方面的進(jìn)展。作者簡(jiǎn)介：袁建軍（!"#$%），男，!"""年畢業(yè)于湖北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，同年，考入浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程系，在導(dǎo)師封麟先教授和程時(shí)遠(yuǎn)教授的指導(dǎo)下攻讀博士學(xué)位。主要研究方向?yàn)椋盒滦途酆衔锏姆肿釉O(shè)計(jì)及用于功能組裝體系的構(gòu)建。萬(wàn)方數(shù)據(jù)·!;·高分子通報(bào),;;,年<月!功能納米材料利用嵌段共聚物自組裝的特性可以制備具有光、電、磁及生物功能的納米材料，如金屬或半導(dǎo)體納米粒子、有機(jī)光電納米材料及生物醫(yī)用材料等。!"!金屬#半導(dǎo)體
6、納米粒子金屬"半導(dǎo)體納米粒子的性質(zhì)既不同于其本體材料，又不同于其單個(gè)原子的性質(zhì)，表現(xiàn)出特殊的光、電、磁、吸附及催化性質(zhì)。當(dāng)前，制備尺寸、形態(tài)均一的金屬"半導(dǎo)體納米粒子仍是材料科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)之一。通常，可以采用物理的（如分子束外延、噴涂沉積及電子束刻蝕等）或化學(xué)的方法。傳統(tǒng)的化學(xué)方法主要是通過(guò)在溶液中反應(yīng)來(lái)制備，常常加入一些穩(wěn)定劑（如表面活性劑、聚合物等）［#］來(lái)調(diào)節(jié)體系的成核與增長(zhǎng)。然而，這樣的方法常常需要大量的穩(wěn)定劑，而且需要非常低的原位濃度，后續(xù)濃縮過(guò)程常常導(dǎo)致體系不穩(wěn)定以致大的凝集體生成。為此，研究者發(fā)展了在空間受限的幾何
7、尺寸內(nèi)合成尺寸和形態(tài)都較為均一的納米粒子，如囊泡、反膠束、分子篩、$%&’()（&溶膠’凝膠）及［#］［,］*+膜。嵌段共聚物能形成尺寸和形態(tài)均一的、形態(tài)信息豐富的自組裝納米結(jié)構(gòu)，并且具有良好的可控性和方便的加工性。自組裝嵌段共聚物用于金屬"半導(dǎo)體納米粒子的可控制備是上述技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。在過(guò)去的十余年里，人們發(fā)展了很多種類的嵌段共聚物以及采用不同的無(wú)機(jī)前體，進(jìn)行不同金屬"半導(dǎo)體納米粒子的可控合成，其主要工作總結(jié)于表!。同時(shí)，研究者也針對(duì)各自不同的體系發(fā)展了不少的合成技術(shù)，以獲得最佳的結(jié)果。概括起來(lái)，其合成技術(shù)如圖!所示。主要包
8、括五步：?jiǎn)误w聚合成嵌段共聚物（-%&./）、無(wú)機(jī)前體的裝載（*0）、體系的膠束化（123）、無(wú)機(jī)前體的化學(xué)轉(zhuǎn)化（45）、體系的成核與增長(zhǎng)（678）以及體系粒子的有序化（9:0）。其中無(wú)機(jī)前體可以裝載在單體上、聚合物嵌段上、膠束內(nèi)及有序化的膠束內(nèi)，依體系的不同而采
