纳米粒子和嵌段共聚物的二元自组装可以构建具有所需纳米级结构和性能的新材料。基于纳米粒子的类型和分布来设计复合材料，可以使其具有许多有趣且有用的功能，例如增强的机械性能，可渗透性和各种光学磁性以及催化性能。
近日，韩国梨花女子大学So-Jung Park报道了纳米粒子和典型嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚(2-乙烯基吡啶)（PS-b-P2VP）在空气-水界面的自组装行为。
文章要点
1）通过顺序阴离子聚合合成了一系列不同分子量的PS-b-P2VP。通过热分解方法合成了一系列不同尺寸的氧化铁纳米颗粒。在典型程序中，将包含纳米颗粒和PS-b-P2VP的甲苯溶液液滴（100 μL）轻轻放在水表面，然后缓慢蒸发甲苯。
2）通过溶剂蒸发在水表面形成纳米颗粒/聚合物杂化膜，然后将其转移到TEM网格上进行结构表征。有趣的是，界面自组装产生蜂窝状组装结构，其中纳米颗粒分布在聚合物网络中。测量的平均孔径，聚合物框架的宽度和周期性分别为83±3.5 nm，27±1.6 nm和110±5.6 nm。原子力显微镜（AFM）图像清晰地显示了膜的多孔特征。
3）根据PS（fPS）的体积分数，纳米粒子的加入通过两种不同的机制诱导产生了独特的形貌变化。具有较小fPS的嵌段共聚物通过选择性体积膨胀呈现从柱状到球状的形态转变，表明薄膜和溶液相组装适用于界面自组装。对于fPS较大的嵌段共聚物，纳米粒子的加入通过呼吸图案法诱导了球孔形态的转变，形成了由负载纳米粒子的聚合物骨架和特殊的纳米尺度孔组成的均匀的多孔结构。这种多孔结构可用于各种应用，例如高级膜、催化剂和光学设备。
Seulki Kang, et al, Nanoparticle-Induced Self-Assembly of Block Copolymers into Nanoporous Films at the Air-Water Interface, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c05908
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c05908
