聚吡咯作為目前研究最廣泛的一種導電高分子材料,在各種器件上(如電池、電容器、生物傳感器和DNA芯片等)具有廣闊應用前景。近年來,科研工作者開拓了一系列新型合成方法,以制備具有不同納、微米結構的聚吡咯。然而,由于吡咯自身具有α、β雙聚合位點的結構特征,在合成時極易形成交聯的高維聚合物結構。合成低維有序結構且同時具有優異導電性能的聚吡咯納米線仍然是個巨大的挑戰,尤其將原本三維(3D)或二維(2D)無序的導電聚合物結構降為一維(1D)有序,是一個極富前景的研究課題。
中國科學院深圳先進技術研究院張春陽研究員領導的課題組在中國科學院知識創新工程重要方向性項目、國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)、國家自然科學基金項目的資助下,在一維聚吡咯有序合成研究領域獲得新進展。該研究小組采用一種巧妙的技術路線,以納米級孔道為“分子燒杯”,分步引入氧化劑與單體、參比優化聚合環境,成功實現了吡咯單體在含納米孔的金屬有機框架中的高度有序聚合。
該小組在世界上率先使用含有僅1納米大小一維孔道的金屬有機框架為模板,利用含芳香環結構的孔壁精確控制著吡咯單體分子的進入和定位,使獲得的一維聚合物擁有完美的單分子鏈形貌,且其導電率比分支型的二維或三維聚吡咯提高了5個數量級,制備的一維納米級導電高分子線有望在納米元件、納米傳感器、分子機器等器件中獲得應用。
該研究成果于以封面文章形式發表在Macromol. Rapid Commun.上(Qiang-Xin Wang, Chun-Yang Zhang*, Oriented Synthesis of One-Dimensional Polypyrrole Molecule Chains in a Metal-Organic Framework, Macromol. Rapid Commun. 2011, 32(20), 1610-1614)。該論文第一作者為先進院醫藥所(籌)納米醫療技術研究中心王強心。
Macromolecular Rapid Communications 2011, 32(20)封面圖