表面生长多功能嵌段共聚物高分子刷

布鲁克纳米表面仪器

2019.12.09

作者布鲁克纳米表面

TA的动态

布鲁克文章推荐第18期

Bruker Journal Club

布鲁克纳米表面仪器部郭鑫

在材料的表面生长具有特定化学成分的物质在研究光刻、超疏水材料和细胞粘附力等方面具有重要的应用。上海交通大学的邱惠斌教授近日在Science报道了一种在材料表面生长高分子刷的方法（Tailored multifunctional micellar brushes via crystallization-driven growth from a surface，Cai et al., Science 366, 1095–1098 (2019)，DOI: 10.1126/science.aax9075）。该方法可以控制胶束的密度、长度和化学组分，还能够通过后期修饰引入各种其它功能分子或者纳米颗粒。在催化、杀菌和分离等领域具有广大的应用前景。

研究人员首先合成了PFS36-b-P2VP502(聚二茂铁硅烷-b-聚2-乙烯基吡啶)作为种子分子，通过氢键作用固定在硅片表面。再加入PFS-b-PDMS或者PFS-b-P2VP单聚体在表面进行高分子刷生长。通过控制种子分子的密度、单聚体的浓度、单聚体的长度等可以有效的控制高分子刷的密度、高度、组分。

借助Bruker Dimension FastScan原子力显微镜和PeakForce Tapping功能可以快速、准确、简单的进行大量AFM数据测试。

固定好种子分子后，通过控制单聚体浓度、在表面加入不同组分的单聚体就可以生长出具有不同化学性质的表面结构。

借助Bruker nanoIR3通过将红外光谱和原子力显微镜(AFM-IR)结合的方式可以证明表面确实生长出了相应的分子。

首先利用原子力显微镜得到样品表面高分辨率的高度图，然后再在高度图上选择任意的点进行原位红外光谱测试。在红外光谱图中，我们可以看到来自PFS36-b-P2VP226吡啶环的双键振动峰1587cm-1，1565 cm-1，1469 cm-1和1433 cm-1；来自PDMS以及PFS的Si-(CH3)2基团中-CH3的对称振动峰1261cm-1；来自PFS二茂铁单元的峰1166 cm-1和1037 cm-1；来自PDMS的Si-O振动峰1094 cm-1和1022 cm-1；来自激光器切换的985cm-1；来自DMS以及PFS基团Si-(CH3)2的Si-CH3振动峰861cm-1和800cm-1。

这样分别选取1587 cm-1和1022 cm-1两个振动峰就可以识别出不同化学成分的P2VP和PDMS基团。