Please wait a minute...
高级检索
无机材料学报
图/表 详细信息
纳米材料形貌和性能调控的仿生自组装研究进展
李华鑫, 陈俊勇, 肖洲, 乐弦, 余显波, 向军辉
无机材料学报    2021, 36 (7): 695-710.   DOI:10.15541/jim20200443
摘要   （1185） HTML （75） PDF（pc） （27572KB）（1865）  

纳米材料在纳米尺度展现出的特殊性质, 相较于宏观尺度材料表现出众多优异特性, 在力学、声学、光学、磁学、电学、热学等各种领域具有良好的应用前景。纳米材料的仿生自组装技术模拟活体生命活动, 使纳米材料基于非共价键的相互作用, 自发形成稳定结构, 现已成为制备纳米材料的主要方法之一。仿生自组装技术是“自上而下”方法中的重要技术手段, 这种合成方式有望代替传统的“自上而下”加工技术, 实现单个原子或分子在纳米尺度上构造特定结构和功能的器件。另外, 仿生自组装技术虽然以化学过程为主, 但又有物理过程, 并且结合了“仿生学”的优点, 具有定向构造纳米材料的特点, 是众多交叉学科的热门研究手段。本文重点介绍了纳米材料在形貌和性能调控中不同的仿生自组装合成策略, 包括屏蔽效应的位相选择自组装、双相界面协同效应的仿生自组装、场诱导定位效应的功能器件一体化制备、光诱导自组装以及羟基氢键驱动的分相自组装, 总结了仿生自组装纳米材料的特性, 归纳了自组装技术在传感器、表面拉曼散射、生物医疗等领域的应用, 并对纳米材料仿生自组装技术的发展前景进行了展望。



View image in article
图7 (a)光和金属离子诱导自组装和重组装示意图[58], (b)通过种子Photo-PISA制备负载HRP的温敏聚合物囊泡[59], (c)光诱导原位自组装合成聚合物纳米结构[60]
正文中引用本图/表的段落
Li等[58]报道了一种光诱导的聚(乙二醇)-block-聚(o-硝基苯基-谷氨酸)二元嵌段共聚物。该共聚物在水溶液中自组装成胶束微球, 经过紫外线照射后会转变为圆柱体(图 7(a)), 是由于共聚物侧链上的o-硝基苯基团在紫外光照射下发生裂解, 破坏了两亲结构, 从而引发了形态变化。另外, 通过添加金属离子, 可以诱导组装获得不同尺寸的分层纳米结构。这种在光和金属离子双重诱导下的自组装方法为生物聚合物材料的制备提供了新思路, 也可用于智能水凝胶和药物释放等领域。Tan等[59]研发了一种光调控聚合诱导自组装方法(Photo-PISA), 首先通过Photo-PISA在室温下制备负载辣根过氧化物酶(HRP)的mPEG-PHPMA囊泡, 然后分别以mPEG-PHPMA囊泡和异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为种子, 通过Photo-PISA法制备负载HRP的mPEG-PHPMA-PNIPAM囊泡(图7(b))。通过N,N′-二甲基丙烯酰胺(DMA)或双丙酮丙烯酰胺(DAAM)与NIPAM共聚可改变聚合物囊泡的响应温度, 可用于制备酶催化纳米反应器。目前, 聚合物纳米结构大多是通过经典的后组装策略进行制备, 如何实现聚合物原位自组装也是当前研究的热点。Yan等[60]提出了光诱导原位自组装方法(Light-initiated in situ self-assembly), 即多个均聚物可以通过光化学耦合重新形成各种纳米结构,其合成过程如图7(c)所示。通过调整均聚物的初始成分或预设光参数, 可以预测和再现各种纯聚合物的形貌。光诱导原位自组装方法依赖于光化学耦合和自组装过程, 为纳米结构原位自组装提供新的合成策略。
1.4.2 基于羟基氢键驱动的分相自组装 ...
Thermoresponsive block copolymer vesicles by visible light-initiated seeded polymerization-induced self-assembly for temperature-regulated enzymatic nanoreactors
3
2020
... Li等[58]报道了一种光诱导的聚(乙二醇)-block-聚(o-硝基苯基-谷氨酸)二元嵌段共聚物.该共聚物在水溶液中自组装成胶束微球, 经过紫外线照射后会转变为圆柱体(图 7(a)), 是由于共聚物侧链上的o-硝基苯基团在紫外光照射下发生裂解, 破坏了两亲结构, 从而引发了形态变化.另外, 通过添加金属离子, 可以诱导组装获得不同尺寸的分层纳米结构.这种在光和金属离子双重诱导下的自组装方法为生物聚合物材料的制备提供了新思路, 也可用于智能水凝胶和药物释放等领域.Tan等[59]研发了一种光调控聚合诱导自组装方法(Photo-PISA), 首先通过Photo-PISA在室温下制备负载辣根过氧化物酶(HRP)的mPEG-PHPMA囊泡, 然后分别以mPEG-PHPMA囊泡和异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为种子, 通过Photo-PISA法制备负载HRP的mPEG-PHPMA-PNIPAM囊泡(图7(b)).通过N,N′-二甲基丙烯酰胺(DMA)或双丙酮丙烯酰胺(DAAM)与NIPAM共聚可改变聚合物囊泡的响应温度, 可用于制备酶催化纳米反应器.目前, 聚合物纳米结构大多是通过经典的后组装策略进行制备, 如何实现聚合物原位自组装也是当前研究的热点.Yan等[60]提出了光诱导原位自组装方法(Light-initiated in situ self-assembly), 即多个均聚物可以通过光化学耦合重新形成各种纳米结构,其合成过程如图7(c)所示.通过调整均聚物的初始成分或预设光参数, 可以预测和再现各种纯聚合物的形貌.光诱导原位自组装方法依赖于光化学耦合和自组装过程, 为纳米结构原位自组装提供新的合成策略. ...

1.4.2 基于羟基氢键驱动的分相自组装 ...
Light-initiated in situ self-assembly (Lisa) from multiple homopolymers
3
2017
... Li等[58]报道了一种光诱导的聚(乙二醇)-block-聚(o-硝基苯基-谷氨酸)二元嵌段共聚物.该共聚物在水溶液中自组装成胶束微球, 经过紫外线照射后会转变为圆柱体(图 7(a)), 是由于共聚物侧链上的o-硝基苯基团在紫外光照射下发生裂解, 破坏了两亲结构, 从而引发了形态变化.另外, 通过添加金属离子, 可以诱导组装获得不同尺寸的分层纳米结构.这种在光和金属离子双重诱导下的自组装方法为生物聚合物材料的制备提供了新思路, 也可用于智能水凝胶和药物释放等领域.Tan等[59]研发了一种光调控聚合诱导自组装方法(Photo-PISA), 首先通过Photo-PISA在室温下制备负载辣根过氧化物酶(HRP)的mPEG-PHPMA囊泡, 然后分别以mPEG-PHPMA囊泡和异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为种子, 通过Photo-PISA法制备负载HRP的mPEG-PHPMA-PNIPAM囊泡(图7(b)).通过N,N′-二甲基丙烯酰胺(DMA)或双丙酮丙烯酰胺(DAAM)与NIPAM共聚可改变聚合物囊泡的响应温度, 可用于制备酶催化纳米反应器.目前, 聚合物纳米结构大多是通过经典的后组装策略进行制备, 如何实现聚合物原位自组装也是当前研究的热点.Yan等[60]提出了光诱导原位自组装方法(Light-initiated in situ self-assembly), 即多个均聚物可以通过光化学耦合重新形成各种纳米结构,其合成过程如图7(c)所示.通过调整均聚物的初始成分或预设光参数, 可以预测和再现各种纯聚合物的形貌.光诱导原位自组装方法依赖于光化学耦合和自组装过程, 为纳米结构原位自组装提供新的合成策略. ...

本文的其它图/表