胶体纳米颗粒具有独特的特性，可用于合成具有奇异特性的材料，但利用这些特性需要对颗粒之间及其周围环境的相互作用进行精细控制。传统上，吸附在纳米颗粒表面的小分子作为配体来控制这些相互作用，提供了一种确保胶体稳定性和决定颗粒组装行为的手段。或者，纳米科学越来越感兴趣的是使用形成定义明确的聚合物刷子的大分子配体，因为这些刷子提供了更可定制的表面配体，在组成和配体大小方面都具有明显更大的通用性。虽然这一领域的初步研究前景看好，但合成能够适当形成刷子结构的大分子仍然是它们更广泛使用的障碍，并限制了对影响刷子接枝颗粒形成功能材料能力的基本化学和物理原理的理解。因此，提高聚合物接枝纳米颗粒作为材料合成工具的能力需要多学科的努力，特别是开发新的聚合物刷涂覆纳米颗粒的合成路线，并研究刷子实现的结构和性能关系(Structure−Property Relationship)。

在这篇文章中，麻省理工学院Robert J. Macfarlane描述了团队最近在开发用于纳米粒子的聚合物刷子涂层方面的工作，我们使用这种涂层来根据需要调节粒子的行为，选择特定的纳米结构来形成，并通过设计支持传统的本体聚合物来形成更坚固的材料。

文章要点

1）根据聚合物的类型和性能，讨论了三类纳米颗粒：纳米复合材料(NCTs)，它使用合成的聚合物，末端官能化，超分子识别基团能够指导它们的组装；可编程原子当量(PAE)，包含合成DNA的刷子，使用Watson−克里克碱基对来编码粒子结合相互作用；以及可交联性纳米颗粒(XNP)，它可以稳定纳米颗粒在溶液和聚合物基质中，然后形成多价交联来增强聚合物复合材料。

2）作者描述了这些刷子是如何通过“嫁接自”和“嫁接到”策略形成的，并举例说明了对未来发展很重要的方面。此外，还研究了刷子提供的新功能，密切关注动态聚合物过程，这些过程提供了对颗粒组装状态的控制。

3）最后，简要概述了纳米粒子与聚合物刷子的技术应用，重点介绍了纳米粒子与传统材料的集成以及纳米粒子加工成块状固体。

参考文献

Theodore Hueckel, et al, Nanoparticle Brushes: Macromolecular Ligands for Materials Synthesis, Acc. Chem. Res., 2023

DOI: 10.1021/acs.accounts.3c00160

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.3c00160