厦门大学化学化工学院夏海平课题组与厦门大学闽江讲座教授、美国佐治亚理工学院教授林志群课题组合作,在无机-有机功能纳米粒子合成和新颖纳米结构方面连续取得重要进展。首先,他们以星型嵌段共聚物作为模板,合成了具有热电效应的复合纳米粒子材料,相关结果以“An Unconventional Route to Monodisperse and Intimate Semiconducting Organic-Inorganic Nanocomposites”为题,发表于《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 4636, DOI: 10.1002/anie.201500763)。另外,他们又将星型两嵌段聚合物模板拓展为蠕虫状聚合物模板,组装了新颖的“纳米项链”结构。相关结果以“A General Route to Nanocrystal Kebabs Periodically Assembled on Stretched Flexible Polymer Shish”为题,发表于美国科学促进会(AAAS)的开放获取在线期刊《科学进展》上(Science Advances, 2015, 1, e1500025)。
1)有机高分子材料具有很低的热导率κ,但较低的电导率σ和Seebeck系数S,而无机半导体材料展示出较好的电导率σ和很高的Seebeck系数S。为了结合两者的优势,人们致力于制备无机-有机杂化的纳米复合材料。文章1通过原子转移自由基活性聚合(ATRP)、准活性格氏聚合(GRIM)以及点击反应(Click Reaction)等方法合成了星型的两嵌段共聚物(聚丙烯酸嵌段聚3,4-乙撑二氧噻吩(PAA-b-PEDOT))。以此星型共聚物为模板制备了外围包裹PEDOT的无机半导体纳米复合材料。这种纳米材料内层为无机纳米半导体PbTe,外层为导电高分子PEDOT,可以看作为一种新型无机-有机杂化的热电材料。该复合物既利用了外层导电高分子的低热导率k,又具备内层无机半导体高的Seebeck系数S和电导率σ。更为重要的是,外层PEDOT和内层PbTe紧密相连,而且这种连接是永久性的,大大增强了该纳米复合物的长期稳定性。这种模板法合成的纳米复合物为提高热电材料的优值ZT提供了一种新途径。
2)2013年,林志群教授提出一种新颖的模板组装法,该星型聚合物模板具有很好的普适性,他们组装了各种不同化学成分的球形、中空、核壳结构的纳米颗粒,但这些纳米结构都是零维纳米材料。文章从聚合物模板开始改进,首先将生长内核即α-环糊精(α-CD)用长链高分子聚乙二醇(PEG)组装串接起来,通过ATRP合成了蠕虫状两亲性的两嵌段共聚物(PAA-b-PS),即将原来的零维模板用长链高分子串起来,合成了一维的聚合物模板,再用该模板制备新颖的一维“纳米项链”结构。这种“纳米项链”尺寸均一,形状规整,由于这些无机纳米颗粒上还覆盖着许多聚苯乙烯(PS)高分子链,所以这些“纳米项链”也被形象地称之为有机−无机杂化羊肉串。最后,通过高分子自洽场理论,模拟计算了“纳米项链”的形成机理。Science新闻专栏对这篇Science Advances文章发表了题为“A necklace fit for a virus”的专题评论。
(来源:厦门大学化学化工学院 http://chem.xmu.edu.cn/show.asp?id=1471)