近些年來,二維納米材料因其在生物醫學、儲能等方面的應用受到廣泛的關注。目前,利用聚合物制造二維納米片已有一些研究,其中,利用聚合物的結晶是制造片狀二維結構的有效方法之一。然而,在納米結構形成的過程中會發生高度復雜的結晶過程,例如,聚合物的結晶在納米級環境中被限制,導致結晶度低或不結晶。因此,開發具有可控結晶過程的聚合物來制備二維納米片狀結構存在挑戰,特別是可側向擴展的二維納米片狀結構。
青島科技大學李志波教授、孫靜教授團隊通過對聚合物分子結構的設計,合成具有結晶性的聚類肽共聚物PEG-b-PNOG【聚乙二醇-b-聚(N-辛基甘氨酸)】制備了厚度約為6nm的可側向擴展的二維納米片。納米片通過sphere-to-cylinder-to-nanosheet多級次組裝途徑獲得,在PNOG段結晶驅動的作用下,初步組裝sphere結構作為基元,自發的逐步堆疊成cylinder結構,并進一步堆疊成2D-nanosheet結構。他們通過模擬蛋白質結晶的多步策略,從合成的嵌段共聚物中獲得了多級納米結構。這種通過聚合物自發組裝高效地制造2D晶體納米片的方法有望激發新一代生物納米材料在生物醫學和納米技術等領域中的應用。
PEG112-b-PNOG54在乙醇溶液中退火20天的(a)TEM,(b)AFM和(c) Cryo-TEM 圖像,。
PEG112-b-PNOG54的sphere和nanosheet結構面內GIWAXS圖。
PEG112-b-PNOG54嵌段共聚物組裝成二維納米片的模型。
PEG112-b-PNOG54在乙醇溶液(1mg/m L)中退火(a)3小時,(b)2天,(c)4天,(d)8天,(e)和(f)10天的TEM 圖像。
該工作發表在Macromolecules,2018,51,6344-6351,第一作者為碩士生史哲坤,通訊作者為孫靜教授和李志波教授。
DOI:10.1021/acs.macromol.8b00986。感謝國家自然科學基金(51722302, 21674054, 51503115,21434008)的支持。
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