由于獨特的光、電和催化性能,貴金屬納米粒子如金(Au)、銀(Ag)、鈀(Pd)、鉑(Pt)等已經被廣泛應用到傳感、催化以及生物醫藥等眾多領域。如何精確控制貴金屬納米粒子的微環境及其聚集形態,是使無生命的納米材料變得有“知覺”,實現功能納米材料智能化的有效途徑。傳統方法是通過蛋白質或DNA與貴金屬納米粒子耦合,實現納米粒子的微環境與組裝形態可逆調控,用于智能納米器件和醫藥體系,但存在格昂貴和可逆循環次數有限等問題。刺激響應性高分子是一類能夠對外界刺激(如pH、溶劑、溫度、離子強度、化學分子、光、磁等)做出響應的智能材料。作為其中的一種,高分子刷可與貴金屬納米粒子進行原位雜化,從而具有智能調控納米顆粒的微環境、形貌、組裝及其性能的優勢。
寧波材料所智能高分子材料團隊,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。通過溫度調節PDMAEMA分子刷的伸展或塌縮構象變化,達到可逆調控納米金粒子的包覆和釋放,成功實現納米金粒子微環境的變化而達到智能開關型的催化效果(圖A和B),相關工作發表在Chem. Commun. (2014, 50, 1212) 與RSC Adv. (2014, 4, 44480)上。近期,科研人員發展這一思路,將光響應性的高分子修飾到納米金表面,通過光的改變來可逆調控高分子刷中螺吡喃基團的閉環(SP)和開環狀態(MC),實現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)。聚集形態的改變進而導致微環境特別是金納米顆粒距離的調控,使得智能開關型的納米光學器件(智能可調的表面增強拉曼基材)成為可能,并被用于環境和食品安全中的小分子有害物質的檢測,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劃、國家自然科學基金(21404110, 51473179, 51303195, 21304105),浙江省杰出青年基金(LR14B040001)和寧波市創新團隊(2014B82010)的支持。
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