Janus纳米微粒可控聚合及其自驱动聚集行为的研究

The excellent optical and electrical properties are closely related to the distribution and aggregation states of nanoparticles of metals and their ion compounds. How to assemble nanoparticles with an ordered structure in the specific way is still a considerable challenge. Janus particles have attracted intense attention due to its unique structure and performance. On the basis of properties of Janus nanoparticles, metals and their ionic compound nanoparticles can be embedded into the polymer and self-assemble into nano-arrays, or other specific structure and nano-composite materials. We will synthesize Janus particles PEO-Au-Br initiator utilizing the topology of the selective surface modification in this project. And then the PEO-Au-PS (Polyethylene oxide-Au-polystyrene) will be controlled polymerization using the ATRP (atom radical polymerization) method. The specific nanostructures and nanocomposites will be obtained with polymer by self-driven aggregation in selective solvents. The Janus nanoparticles synthesized were performed to form aggregates with multi-level structure and certain functions for further processing and assembly according to the differences of physical and chemical properties of the hydrophilic and hydrophobic polymer. Due to its sensitivty and simplify,the resonance scattering spectra method will be performed to explore the primary aggregation behavior of the Janus nanoparticles on the basis of preoperties of Janus nanoparticles, and reveals the interaction between the primitives of Janus nano-particles. This project will provide a reference for the assembly of nanoparticles and the exploration of new materials.

金属及其离子化合物纳米粒子的分布及聚集状态与其优良的光电性能密切相关。如何实现纳米粒子按照特定的方式组装成有序的结构，依然是一个巨大的挑战。Janus纳米粒子以其独特的结构及性能而备受关注。利用Janus微粒的特点，可将金属及其离子化合物纳米粒子嵌入聚合物，自组织成纳米阵列等特定结构与纳米复合材料。本项目将利用拓扑选择表面改性法，合成出Janus粒子PEO-Au-Br引发剂，然后采用ATRP（原子自由基聚合法）法可控聚合成PEO-Au-PS（聚苯乙烯）。通过聚合物在选择性溶剂里的自驱动聚集，获得特定的纳米结构与纳米复合材料。基于Janus纳米微粒特点，结合共振散射光谱灵敏、简单的优势，探索Janus纳米颗粒的初级聚集行为，揭示Janus纳米颗粒基元间相互作用，为纳米颗粒的组装研究和新材料的探索提供参考。

金属及其离子化合物纳米粒子的分布及聚集状态与其优良的光电性能密切相关。利用Janus微粒的特点，可将金属及其离子化合物纳米粒子嵌入聚合物，自组织成纳米阵列等特定结构与纳米复合材料。通过研究，我们取得科研成果如下：. （1）利用液相还原法制备了金溶胶；然后利用界面反应法，在甲苯与水的界面处，制备了金纳米粒子单层Janus膜（顶面疏水和底面亲水）。由于添加酒精，金纳米粒子变得不稳定。容易被吸引到界面处，被巯基聚苯乙烯原位包埋。同步扫描光谱结果表明，金纳米粒子单层Janus膜具有增强光源光谱的特性。相比球形颗粒，AuNRs的增强散射谱是相对简单。AuNRs新型探针可增强散射光谱，可用来研究溶液中的聚集问题。这将进一步扩大该方法的应用范围，特别是对于大多不具备生色团的金纳米棒复合体系。. （2）利用反向ATRP法在乳液体系中合成出Janus Au-PS杂化纳米微粒。Janus纳米微粒结构可以通过改变聚合时间，苯乙烯单体与金胶体比率，金胶体添加时间，反应温度等来调节。这种独特的纳米颗粒形成的关键是在聚苯乙烯的形成初期的界面上引入金胶体。由于该方法比较简单，可利用这种方法大量制备Janus金-聚苯乙烯杂化纳米粒子。另外，在PEO-SH单晶表面固定金纳米颗粒，形成单面的Janus颗粒。然后引入PS-SH，通过聚苯乙烯上的巯基与纳米金颗粒的另一面进行充分反应，形成双面的Janus PEO-Au-PS颗粒。电子显微镜图可观察到Janus颗粒组装在选择性溶剂中自驱动聚集行为的形貌。. 本工作基于Janus 纳米微粒特点，结合共振散射光谱灵敏、简单的优势，探索了Janus 纳米颗粒的初级聚集行为，揭示Janus 纳米颗粒基元间相互作用，为纳米颗粒的组装研究和新材料的探索提供参考。