Name: 使用聚苯乙烯块 - 聚（丙烯酸）涂层的金属纳米颗粒作为单体他们均聚物和共聚物聚合 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 2 s
Description: 学习使用聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物封装金属纳米颗粒并在酸性条件下组装成均聚物和共聚物链的方法。该技术通过透射电子显微镜表征结构，为材料科学和纳米技术研究提供可靠方案。

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作者感谢新加坡国家研究基金会（NRF）（CRP-4-2008-06）、新加坡科技研究局（A*Star）（SERC 112-120-2011）以及新加坡教育部（MOE）（RG14/13）提供的经费支持。

注意：请查阅所有相关的材料安全数据表（MSDS）。本合成过程中使用的某些化学品具有腐蚀性、毒性，可能具有致癌性。与相应的块体材料相比，纳米材料可能存在尚未认知的危险。进行反应时，请采用适当的安全操作规范，包括在通风橱中操作并佩戴个人防护装备（护目镜、手套、实验服、长裤、防滑鞋）。 等等。).
1. 金属纳米颗粒的合成
注意：合成过程中使用的所有玻璃器皿均需用 王水 （注意：具有强酸性和腐蚀性，需谨慎操作，并按规定妥善处理）, 彻底冲洗，然后在60 °C烘箱中干燥。金属杂质或残留物可能导致过早成核，从而导致纳米颗粒合成失败。
<ol>
	<li>16 nm 和 32 nm 金纳米颗粒（AuNPs）的合成
	<ol>
		<li>在配备冷凝器和搅拌子的圆底烧瓶中，将 10 mg 三水合氯金酸（HAuCl4∙3H2O）溶解于 100 ml 去离子水（DI）中。</li>
		<li>开启搅拌，加热溶液至回流状态（沸腾，100 °C）。此时 HAuCl4 的黄色保持不变。</li>
		<li>通过将 30 mg 柠檬酸钠溶解于 3 ml 去离子水中，配制 1% 的柠檬酸钠溶液。</li>
		<li>为合成 16 nm 的 AuNPs，将 3 ml 的 1% 柠檬酸钠溶液（1.1.3）注入沸腾的 HAuCl4 溶液（1.1.2）中。溶液在 1 分钟内变为灰色，随后逐渐变为红色。
		<ol>
			<li>为合成 32 nm 的 AuNPs，改用 1.5 ml 柠檬酸钠溶液。还原剂用量减少导致均相成核程度降低，从而使每个晶核可生长得更大。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>保持溶液沸腾状态再持续 30 分钟，随后冷却至室温，用于后续反应。</li>
		<li>通过透射电子显微镜（TEM）确认所制备 AuNPs 的尺寸与形貌。
		<ol>
			<li>制备 TEM 样品时，首先取 1.5 ml 新合成的溶液转移至微量离心管中，以 16,000 × g 离心 15 分钟进行浓缩。弃去透明上清液后，取 10 µl 残留液滴加到 TEM 铜网上，用滤纸吸去多余液体，并在空气中自然干燥。</li>
			<li>进行 TEM 表征时，将铜网样品装入 TEM 样品台，固定样品，并按照仪器型号/品牌的标准化操作程序将样品台装入样品室。22</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>金纳米棒（AuNRs）的合成
	<ol>
		<li>制备种子溶液。在剧烈搅拌下，将 0.6 ml 冰浴冷却的 10 mM 硼氢化钠（NaBH4）加入到 10 ml 0.25 mM 的 HAuCl4∙3H2O 溶液中（该溶液已溶于 0.1 M 十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶液中）。继续搅拌 10 分钟。</li>
		<li>依次向 200 ml 锥形瓶中加入 95 ml 0.1 M CTAB、1 ml 10 mM 硝酸银（AgNO3）和 5 ml 10 mM HAuCl4∙3H2O。</li>
		<li>向上述溶液中加入 0.55 ml 0.1 M L-抗坏血酸，并轻轻摇晃使溶液均匀混合。</li>
		<li>立即加入 0.12 ml 种子溶液（步骤 1.2.1），轻轻摇动混合后静置过夜（14–16 小时）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>t-Te 纳米线（TeNWs）的合成
	<ol>
		<li>通过将 1 ml 纯 N2H4·H2O 与 9 ml 去离子水混合，配制 10 ml 的 N2H4 溶液。</li>
		<li>在室温下，于烧杯中持续搅拌，缓慢加入 16 mg TeO2 粉末至 N2H4 溶液（步骤 1.3.1）中。约 10 分钟后粉末完全溶解，溶液颜色由无色变为琥珀色，再变为紫色，最终变为蓝色，表明 t-Te 纳米线已形成。</li>
		<li>用十二烷基硫酸钠（10 mM）将溶液稀释 10 倍以终止反应。稀释后溶液蓝色变浅。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. PSPAA 包覆金属纳米颗粒（单体）的合成
注意：以下步骤中使用精确的用量以获得最终 DMF/水溶剂混合物的精确比例。由于离心后残留体积以及上清液提取后的体积每次均有差异，因此在加入 DMF/水配制最终溶液时，需先用移液器粗略测量残留体积，再对应该体积进行补偿。溶剂比例的微小偏差通常不会造成问题。
<ol>
	<li>包裹 AuNPs（dAu= 16 nm，32 nm）与PSPAA复合的金纳米颗粒（AuNP@PSPAA）
	<ol>
		<li>AuNP溶液的纯化。取3 ml新合成的AuNP溶液（步骤1.1），分装至两支微量离心管中（每管1.5 ml），在16,000 × g条件下离心15分钟，弃去上清液。将浓缩后的溶液（约20 µl）用160 µl去离子水稀释。</li>
		<li>通过将8 mg PSPAA（PS154-b聚丙烯酸（PAA）49 或 PS144-b-PAA22) 溶于1 ml DMF中。</li>
		<li>通过将740 µl DMF与80 µl PS混合，制备PSPAA溶液154-b-PAA49 储备溶液。用于将 AuNPs 封装在 PS 中144-b-PAA22 使用80 µl的PS144-b-PAA22 储备液</li>
		<li>在玻璃小瓶中，将 AuNPs（约 180 µl 溶液，步骤 2.1.1）加入 820 µl PSPAA 溶液（步骤 2.1.3）中。最终混合液的体积为 1 ml，含有 VDMF/VH2O = 4.5:1.</li>
		<li>加入40 µl 1,2-二棕榈酰-sn2 mg/ml 乙醇中的甘油-3-磷酸硫醇乙醇（P-SH）</li>
		<li>在110 °C下孵育混合物2小时，以实现聚合物的自组装。</li>
		<li>将溶液在油浴中缓慢冷却至室温。样品在此状态下可保存数周。</li>
		<li>通过透射电子显微镜（TEM）确认AuNP@PSPAA的形成。
		<ol>
			<li>为制备透射电子显微镜（TEM）样品，取200 µl新合成的溶液转移至微量离心管中，加入1.3 ml去离子水，混匀后在16,000 × g离心15分钟，以浓缩AuNP@PSPAA。</li>
			<li>将5 µl浓缩样品溶液与5 µl 1% 钼酸铵染色液混合（注：染色液用于含PSPAA的样品，以增强聚合物的对比度），将混合液滴加至透射电镜铜网表面。用滤纸吸去多余液体，自然晾干铜网。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将金纳米棒（AuNRs）用PSPAA封装（AuNR@PS）154-b聚丙烯酸（PAA）49)
	<ol>
		<li>纯化步骤1.2中合成的金纳米棒（AuNR）溶液两次，以去除过量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）。将3 ml AuNR溶液分装至两支微量离心管中，于8,100 × g离心15分钟。弃去上清液后，每管加入1.5 ml去离子水，再次离心并弃去上清液。</li>
		<li>将浓缩的金纳米棒溶液混合，并加入160 µl去离子水。</li>
		<li>在玻璃小瓶中，将 AuNR 溶液（约 180 µl）加入 820 µl 的 PS 中154-b-PAA49 溶液（步骤 2.1.3）。最终混合液体积为 1 ml，含 VDMF/VH2O = 4.5:1.</li>
		<li>加入40 µl 2-萘硫醇（NpSH）的乙醇溶液（2 mg/ml）至混合物中。</li>
		<li>在110 °C下孵育混合物2小时，以实现聚合物的自组装。</li>
		<li>缓慢将溶液冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>用PSPAA封装TeNWs（TeNW@PS）154-b-PAA49)
	<ol>
		<li>纯化步骤1.3中合成的TeNWs以去除过量SDS。将3 ml TeNW溶液分装至两支微量离心管中，在2,900 × g下离心10分钟。弃去上清后，每管加入1.5 ml乙醇，再次离心。重复该纯化步骤一次（共进行3轮离心）。</li>
		<li>将浓缩的TeNWs溶液混合，并加入160 µl的去离子水。</li>
		<li>将 TeNWs 溶液（约 180 µl）加入 820 µl 的 PS 中154-b-聚丙烯酸（PAA）49 溶液（步骤 2.1.3）。最终混合液体积为 1 ml，含 VDMF/VH2O = 4.5:1.</li>
		<li>在110 °C下孵育混合物2小时。</li>
		<li>缓慢将溶液冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将碳纳米管（CNTs）用PSPAA封装（CNT@PS154-b-PAA49)
	<ol>
		<li>将730 µl DMF与80 µl PS混合154-b-PAA49 储备溶液（步骤 2.1.2）。</li>
		<li>将约 0.05 mg 单壁 CNTs 分散到 PS 中154-bPAA49 溶液 
		注意：碳纳米管的质量很小，难以准确称量；通常称取0.2 mg碳纳米管，然后加入约¼体积（按估计体积）的样品。</li>
		<li>将混合物在冰水浴中进行超声处理，直至形成透明的深色溶液。使用澄清的溶液，并弃去不溶性残留物碳纳米管（CNTs）。</li>
		<li>加入 180 µl 去离子水2O 逐滴加入溶液中。最终混合物的体积为 990 µl，含 VDMF/H2O = 4.5:1.</li>
		<li>在约 50 °C 下超声处理溶液 2 小时。</li>
		<li>缓慢将溶液冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>制备PS球形胶束154-β-聚丙烯酸49.
	<ol>
		<li>加入80 µl的PS154-bPAA49 将贮存液（步骤 2.1.1）加入 740 µl DMF 中，然后加入 180 µl 水，制成溶液 VDMF/VH2O = 4.5:1.</li>
		<li>在110 °C下孵育聚合物溶液2小时。</li>
		<li>缓慢将溶液冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. PSPAA 封装金属纳米颗粒的均聚反应
<ol>
	<li>从 AuNP@PSPAA 合成单链
	<ol>
		<li>纯化 AuNP@PSPAA。
		<ol>
			<li>将 800 µl 新合成的 AuNP@PSPAA（第 2.1 节）用 11.2 ml 水稀释，将溶液分装至若干个微量离心管中（每管 1.5 ml），在 16,000 × g 下离心 30 分钟。分别进行两个独立反应，分别使用包裹在 PS154-b-PAA49 中的 16 nm AuNPs 和包裹在 PS144-b-PAA22 中的 32 nm AuNPs 作为单体。</li>
			<li>移除并弃去上清液，向每管中加入 1.5 ml 0.1 mM NaOH（pH = 10），再次在 16,000 × g 下离心 30 分钟，以去除上清液。 
			注意：纯化过程中用于离心的 NaOH 的 pH 值不应过高。pH 过高会导致离心过程中发生聚集，残留的碱会干扰链增长步骤中的酸作用，从而形成球状聚集体。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将浓缩的 AuNP@PSPAA（合并所有管）分散于 1 ml DMF/H2O（VDMF/VH2O = 6:1）中，置于玻璃小瓶中，并加入 5 µl 1 M HCl。 
		注意：必须严格控制前序步骤中残留的 NaOH 量以及 AuNP@PSPAA 的损失，以确保不同批次在组装过程中所需的 HCl 用量保持一致。孵育前需涡旋混合反应液，以确保各组分充分混合。</li>
		<li>将混合物在 60 °C 下孵育 2 小时，使核-壳纳米粒子发生聚集、融合及形貌转变。</li>
		<li>将混合物冷却至室温。</li>
		<li>对于 AuNR@PS154-b-PAA49 和 TeNW@PS154-b-PAA49 的均聚反应，遵循相同的步骤，包括纯化过程。 
		注意：实验中通常使用塑料微量离心管进行纯化和离心，使用玻璃小瓶进行高温反应。PSPAA 包覆的纳米粒子在溶液中通常稳定，但当分散于微量离心管中的高 DMF 含量溶液中时，会粘附于塑料表面。为避免此情况，高 DMF 含量的纳米粒子溶液仅在玻璃小瓶中制备。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>从 AuNP@PSPAA 合成双链
	<ol>
		<li>纯化 AuNP@PSPAA（按步骤 3.1.1 进行）。仅测试了包裹在 PS154-b-PAA49 壳中的 16 nm AuNPs。</li>
		<li>将浓缩的 AuNP@PSPAA 分散于 1 ml DMF/H2O（VDMF/VH2O = 7:3）中，置于玻璃小瓶中，并加入 5 µl 1 M HCl。</li>
		<li>将混合物在 60 °C 下孵育 2 小时。</li>
		<li>将混合物冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>纳米粒子链的纯化 
	注意：新合成的溶液中含有产物纳米粒子链、小链/簇、大聚集体、AuNP@PSPAA 单体、空 PSPAA 胶束、DMF 及过量酸。
	<ol>
		<li>去除空 PSPAA 胶束、DMF 和酸。
		<ol>
			<li>将 800 µl 新合成的溶液用 11.2 ml 0.1 mM NaOH 稀释，分装至若干个微量离心管中（每管 1.5 ml），在 16,000 × g 下离心 30 分钟。</li>
			<li>加入 1.5 ml 0.1 mM NaOH 稀释浓缩液，再次在 16,000 × g 下离心 30 分钟。重复此步骤一次。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>富集 AuNP 链 
		注意：纯化后的溶液中含有产物纳米粒子链、小链/簇和 AuNP@PSPAA 单体。通过差速离心进行分离。
		<ol>
			<li>在 300 × g 下离心 25 分钟，以分离并去除大聚集体。</li>
			<li>收集上清液，在 2,000 × g 下离心 30 分钟。弃去主要含单体和小链/簇的上清液。</li>
			<li>收集底部溶液，用 1.5 ml 0.1 mM NaOH 稀释，在 2,000 × g 下离心 20 分钟以去除过量单体。重复该过程一次。 
			注意：整个纯化过程离心中所用 NaOH 的 pH 值不应过高。pH 过高会导致离心过程中发生聚集，形成球状聚集体。</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将单链纳米粒子链转化为双链/三链结构
	<ol>
		<li>纯化单链（步骤 3.3.1，不包括富集步骤）。</li>
		<li>通过离心将 800 µl 纯化溶液浓缩至约 20 µl。</li>
		<li>若需转化为双链结构，将溶液分散于 1 ml DMF/H2O 混合溶剂（VDMF/VH2O = 7:3）中，并加入 2.5 µl 1 M HCl，[HCl]终浓度 = 2.5 mM。若需转化为三链结构，使用 1 ml DMF/H2O（VDMF/VH2O = 3:2）和 2.5 mM [HCl]终浓度。</li>
		<li>将溶液在 70 °C 下孵育 1 小时，以实现纳米结构的转变。</li>
		<li>缓慢冷却至室温。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. PSPAA 包埋金属纳米颗粒的共聚合
<ol>
	<li>16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 与 32 nm AuNP@PS144-b-PAA22 的随机共聚。该过程与步骤 3.1 非常相似，不同之处在于使用两种单体。
	<ol>
		<li>分别纯化两种合成后的 AuNP@PSPAA（步骤 3.1.1）。</li>
		<li>将浓缩的 16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 和 32 nm AuNP@PS144-b-PAA22 按 1:1 的比例分散于 1 ml 的 DMF/H2O 混合液中（VDMF/VH2O = 6:1）。</li>
		<li>加入 5 µl 的 1 M HCl，[HCl]final = 5 mM。</li>
		<li>将溶液在 60 °C 下孵育 2 小时，以使纳米粒子共组装。</li>
		<li>将溶液冷却至室温（RT）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 与 AuNR@PS154-b-PAA49 的随机共聚
	<ol>
		<li>分别纯化 AuNP@PS154-b-PAA49 和 AuNR@PS154-b-PAA49（步骤 3.1.1）。</li>
		<li>将 AuNP@PS154-b-PAA49 和 AuNR@PS154-b-PAA49 按 1:1 的比例分散于 1 ml 的 DMF/H2O 混合液中（VDMF/VH2O = 6:1）。</li>
		<li>加入 5 µl 的 1 M HCl，[HCl]final = 5 mM。</li>
		<li>将溶液在 60 °C 下孵育 2 小时，以使纳米粒子共组装。</li>
		<li>将溶液冷却至室温（RT）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 与 PS154-b-PAA49 胶束的随机共聚
	<ol>
		<li>纯化 16 nm AuNP@PS154-b-PAA49（步骤 3.1.1）。</li>
		<li>将浓缩的 AuNP@PS154-b-PAA49 和 60 µl 的球形 PS154-b-PAA49 胶束（步骤 2.5）加入 940 ml 的 DMF/H2O 中。最终溶液中，VDMF/VH2O = 6:1。</li>
		<li>加入 5 µl 的 1 M HCl，[HCl]final = 5 mM。</li>
		<li>将溶液在 60 °C 下孵育 1.5 小时。</li>
		<li>将溶液冷却至室温（RT）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>AuNP@PS154-b-PAA49 与 PS154-b-PAA49 囊泡的随机共聚
	<ol>
		<li>按照步骤 4.3.1–4.3.3 的相同程序进行。</li>
		<li>将溶液在 60 °C 下孵育 6 小时，以使 PSPAA 柱状结构转变为囊泡。</li>
		<li>将溶液冷却至室温（RT）。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>TeNWs 与 AuNPs 的嵌段共聚
	<ol>
		<li>纯化 16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 和 TeNW@PS154-b-PAA49（步骤 3.1.1）</li>
		<li>将浓缩的 TeNW@PS154-b-PAA49 分散于 1 ml 的 DMF/H2O 混合液中（VDMF/VH2O = 6:1）</li>
		<li>加入 2 µl 的 1 M HCl。</li>
		<li>将混合物在 60 °C 下孵育 20 分钟。</li>
		<li>加入浓缩的 16 nm AuNP@PS154-b-PAA49 和 3 µl 的 1 M HCl。</li>
		<li>将混合物在 60 °C 下孵育 2 小时。</li>
		<li>将溶液冷却至室温（RT）。</li>
		<li>对于 CNTs 与 AuNPs 的嵌段共聚，使用 CNT@PS154-b-PAA49（步骤 2.4），并按照步骤 4.5.1–4.5.7 的相同程序进行。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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<li>Chen, Y., Cui, H., Li, L., Tian, Z., Tang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+micro-phase+separation+in+semi-crystalline%2Famorphous+conjugated+block+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Controlling micro-phase separation in semi-crystalline/amorphous conjugated block copolymers.</a> Polymer Chemistry. 5, 4441-4445 (2014).</li>
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<li>Zhang, L. F., Shen, H. W., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+separation+behavior+and+crew-cut+micelle+formation+of+polystyrene-b-poly%28acrylic+acid%29+copolymers+in+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Phase separation behavior and crew-cut micelle formation of polystyrene-b-poly(acrylic acid) copolymers in solutions.</a> Macromolecules. 30, 1001-1011 (1997).</li>
<li>Yu, Y., Zhang, L., Eisenberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphogenic+Effect+of+Solvent+on+Crew-Cut+Aggregates+of+Apmphiphilic+Diblock+Copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Morphogenic Effect of Solvent on Crew-Cut Aggregates of Apmphiphilic Diblock Copolymers.</a> Macromolecules. 31, 1144-1154 (1998).</li>
<li>Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toroidal+Micelles+of+Polystyrene-block-Poly%28acrylic+acid%29%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Toroidal Micelles of Polystyrene-block-Poly(acrylic acid).</a> Small. 7, 2721-2726 (2011).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

合成反应的机理细节已在先前的文献中报道并讨论。20,21 本文重点阐述合成条件的设计依据。在纳米粒子的聚合过程中，优选使用尺寸均一的纳米粒子。我们采用文献中的方法制备均一的 Au 纳米粒子23、Au 纳米棒24 和 Te 纳米线25。通常情况下，当成核阶段与生长阶段分离时，可获得更好的尺寸均一性。26 在经历初始的均相成核爆发后，所有晶核在相同时间内以相同的速率生长，从而得到尺寸相近的纳米粒子。因此，纳米粒子的尺寸取决于生长物质的总量以及初始成核阶段形成的晶核总数。
PSPAA对纳米颗粒的包封作用此前已有报道和讨论27-29。PSPAA自组装的驱动力来源于PS与PAA区域之间的相分离30,31。在极性溶剂中，PSPAA形成胶束，其中PS链段位于中心，而PAA链段溶解于溶剂中并向外伸展。当存在经疏水配体功能化的纳米颗粒时，PS链段可通过范德华力和疏水相互作用吸附在纳米颗粒表面，从而形成具有表面PAA链段的胶束壳层（图...

尽管在过去二十年中纳米粒子的合成取得了巨大进展，但其有序组装仍然是一个重大挑战。将基本结构单元进行有效组装的合成能力，对于探索和利用纳米粒子的协同效应及集体性质至关重要。因此，开发新的反应路径并探究其内在机制，是实现复杂纳米器件理性合成的关键步骤。
在可能的纳米粒子组装结构中，一维（1D）链状结构在纳米电子学、光电子学和生物传感器方面已展现出有用的应用前景1-4。通常，纳米粒子自组装形成链状结构需要依赖磁性或电偶极相互作用、各向异性的静电排斥作用，或外部模板5-11。对于由偶极诱导的组装，需要具有永久偶极的纳米粒子，例如磁性纳米粒子，或在特殊环境下的半导体纳米粒子12-15。对于没有永久偶极的纳米粒子，已有研究表明，纳米粒子链末端相对较弱的静电排斥作用可促进纳米粒子在这些位置的选择性附着，从而实现一维链的生长16,17。由于纳米粒子之间以及纳米粒子与寡聚物之间可能发生聚集，这种聚集通常遵循固有的逐步生长模式，导致链长较短且难以控制分支结构。最后，纳米粒子也可通过吸附到一维模板上形成链状结构，但通常很难实现牢固锚定，并避免纳米粒子之间出现间隙。
由于这些现有方法的存在，纳米颗粒的异质组装或“共聚合”尤其困难。少数开创性研究利用磁偶极18或静电排斥作用，实现了短纳米颗粒链的“共聚合”19。
最近，我们报道了PSPAA包覆的纳米颗粒的均聚和共聚，形成链状结构。20,21 这种新的合成途径涉及简便的胶体合成方法，并可通用性地使用多种不同类型的纳米颗粒。该方法能够获得无支化的超长链结构，并可方便地调控其长度和宽度（单列、双列和三列链）。最重要的是，可合成具有更优结构控制的纳米颗粒无规共聚物和嵌段共聚物。在本研究中，我们提供了相关合成过程的视频方案，旨在进行详细演示和展示。

<table><tbody><tr><td>三水合氯化金(III)，ACS级试剂，&amp;ge;49.0% Au 基础</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G4022</td><td>HAuCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>二水合柠檬酸钠，99%</td><td>Alfa Aesar</td><td>A12274</td><td></td></tr><tr><td>硼氢化钠，&amp;ge;99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71321, Fluka</td><td></td></tr><tr><td>十六烷基三甲基溴化铵，&amp;ge;98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H5882</td><td>CTAB</td></tr><tr><td>硝酸银，99.9999% 痕量金属级</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>204390</td><td></td></tr><tr><td>L-抗坏血酸，BioXtra，&amp;ge;99.0%，结晶态</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5960</td><td></td></tr><tr><td>二氧化碲，&amp;ge;99%&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>243450</td><td></td></tr><tr><td>水合肼，64-65%，试剂级，98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>207942</td><td></td></tr><tr><td>聚（苯乙烯-&lt;em&gt;b&lt;/em&gt;-丙烯酸）（PS&lt;sub&gt;154&lt;/sub&gt;-PAA&lt;sub&gt;49&lt;/sub&gt;）</td><td>Polymer Source</td><td>P4673A-SAA</td><td>PS16000-PAA3500</td></tr><tr><td>聚（苯乙烯-&lt;em&gt;b&lt;/em&gt;-丙烯酸）（PS&lt;sub&gt;144&lt;/sub&gt;-PAA&lt;sub&gt;28&lt;/sub&gt;）</td><td>Polymer Source</td><td>P4002-SAA</td><td>PS15000-PAA1600</td></tr><tr><td>2-萘硫醇，&amp;ge;99.0%（GC）</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>88910, Fluka</td><td></td></tr><tr><td>十二烷基硫酸钠，99%</td><td>Alfa Aesar</td><td>A11183</td><td></td></tr><tr><td>单壁碳纳米管，99% 超纯</td><td>NanoIntegris</td><td>PC10344a</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化钠</td><td>国药集团</td><td>S1900136</td><td></td></tr><tr><td>1,2-二棕榈酰-&lt;em&gt;sn&lt;/em&gt;-甘油-3-硫代乙醇（钠盐）</td><td>Avanti Polar Lipids</td><td>870160P</td><td>PSH</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&lt;/em&gt;-二甲基甲酰胺</td><td>Merck</td><td>SA4s640012</td><td></td></tr><tr><td>乙醇，绝对</td><td>Fischer</td><td>E/0650DF/17</td><td></td></tr><tr><td>盐酸，37%</td><td>Honeywell</td><td>10189005</td><td>使用前稀释至 1&amp;nbsp;M</td></tr></tbody></table>

使用聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸包覆的金属纳米粒子作为单体进行均聚和共聚

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

我们提出一种无需模板的方法，可将纳米颗粒“聚合”成长链结构，且无侧支生成。多种纳米颗粒被封装在聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸（PSPAA）壳层中，并作为单体用于其自组装过程。已知球形PSPAA胶束在酸处理后会组装成柱状胶束。利用这一特性，诱导核-壳结构的纳米颗粒发生聚集、融合，最终转化为长链结构。当使用多种不同类型的纳米颗粒时，可获得随机或嵌段型的纳米颗粒“共聚物”。本文详细报道了纳米颗粒的PSPAA封装、核-壳纳米颗粒的均聚与共聚、所生成纳米颗粒链的分离与纯化等具体步骤。同时展示了单列链向双列和三列链的结构转变。聚合物壳层与嵌入其中的纳米颗粒之间的协同作用，导致了一种非典型的链增长聚合模式，从而形成与传统逐步增长聚集过程产物显著不同的长链纳米颗粒结构。

采用透射电子显微镜（TEM）对纳米粒子单体及链状结构进行表征。图1展示了PSPAA包覆单体的代表性TEM图像，证实了其形貌和尺寸（图1）。由于“聚合”后样品中通常仍残留部分单体，因此在进行TEM表征前，通常需对样品进行纯化和浓缩处理。在制备TEM样品时引入了染色剂，即将样品溶液与1%钼酸铵混合，以增强聚合物壳层在TEM图像中的对比度。图2和图3分别展示了“均聚物”和“共聚物”的代表性TEM图像。
<img alt="纳米粒子形貌；电子显微镜；六幅图；多种形状；纳米材料研究。" src="/files/ftp_upload/52954/52954fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图1"> 
图1. 单体的透射电子显微镜（TEM）图像。（A</str...

我们报道了将多种类型的聚合物包覆金属纳米颗粒“聚合”成长链“均聚物”和“共聚物”的实验方案。

我们提出一种无需模板的“聚合”纳米颗粒形成长链且无侧枝的方法。多种纳米颗粒均可……

本实验的总体目标是将多种类型的聚合物包覆金属纳米颗粒组装成长链的均聚物和共聚物。该过程首先合成具有不同尺寸和形貌的金属纳米颗粒，第二步是用聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸（P-S-P-A-A）聚合物对这些纳米颗粒进行包覆。接下来，通过在酸性条件下孵育，使聚合物包封的纳米颗粒组装成链状结构。或者，通过将不同纳米颗粒的链进行组装，可获得异质组装体。最终，采用透射电子显微镜观察纳米颗粒的形貌、纳米颗粒的包封情况以及组装后的链状结构。与现有方法相比，该技术的主要优势在于，现有方法通常需要特定时刻进行线性组装，而本技术不仅能够实现同质纳米粒子链的形成，还能实现不同纳米粒子的异质组装。这一想法源于我们首次观察到聚米细胞在酸处理下从球形转变为圆柱形的现象。本实验首先按照文本方案中所述，合成金属纳米粒子，包括金纳米粒子和碲化铋纳米线。首先，为了将金纳米颗粒包封在P-S-P-A-A中，通过将三毫升合成的金纳米颗粒溶液加入两个微量离心管中来纯化金纳米颗粒溶液。在16,000 × g条件下离心15分钟，去除上清液。用160微升去离子水稀释浓缩后的溶液。接下来，通过将八毫克的 P-S-P-A-A 溶解于一毫升二甲基甲酰胺（DIMETHYLFORMAMIDE 或 DMF）中，制备 P-S-P-A-A 储备液。然后，通过将 740 微升 DMF 与 80 微升储备液混合，制备 P-S-P-A-A 工作溶液。在玻璃小瓶中，将金纳米颗粒加入 820 微升的 P-S-P-A-A 溶液中。最终混合物的体积为1毫升，DMF与水的体积比为4.5:1。接下来，加入40微升浓度为2毫克/毫升的PSH以及乙醇，使纳米颗粒表面具有疏水性。将混合物在110摄氏度下孵育2小时，以促进聚合物自组装，随后在油浴中缓慢冷却至室温，从而用P-S-P-A-A首先将730微升DMF与80微升P-S-P-A-A储备溶液混合。接下来，称取约 0.2 毫克的单壁碳纳米管，以获得 0.05 毫克的碳纳米管。估计取用量约为所测样品体积的四分之一。然后将其分散到 P-S-P-A-A 溶液中，在冰水浴中超声处理混合物，直至形成透明的深色溶液。接下来，将180微升去离子水逐滴加入溶液中，最终混合物体积为990微升，DMF与水的体积比为4.5:1。在约50摄氏度条件下超声处理该溶液2小时，随后缓慢冷却至室温。为制备P-S-P-A-A球形胶束，将80微升P-S-P-A-A储备液加入740微升DMF中，然后加入180微升水，使溶液的DMF与水体积比达到4.5:1。在110摄氏度下将聚合物溶液孵育两小时，然后缓慢冷却至室温，以进行均聚反应。通过纯化金纳米颗粒，从P-S-P-A-A中的金纳米颗粒合成单线性链。将800微升在P-S-P-A-A中合成的金纳米颗粒与11.2毫升水混合稀释。将溶液分装至若干个微量离心管中，在16,000 × g条件下离心30分钟

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使用聚苯乙烯<em&gt;块</em&gt; - 聚（丙烯酸）涂层的金属纳米颗粒作为单体他们均聚物和共聚物聚合

本文介绍了一种利用嵌段共聚物合成聚合物纳米颗粒的纳米沉淀方法。我们将讨论嵌段共聚物的合成、纳米沉淀技术及其潜在应用。...

通过纳米沉淀法制备双嵌段聚合物纳米颗粒

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不相溶对向聚合物刷的制备与摩擦力显微镜测量

介绍了一种使用苝作为可见光光催化剂，对功能化乙烯基单体进行原子转移自由基聚合的方法。...

使用苝作为可见光光催化剂的功能化乙烯基单体的原子转移自由基聚合

本文描述了甲氧基聚乙二醇（mPEG-b-PPheGE）上苯基缩水甘油醚（PheGE）活性阴离子聚合的关键步骤。所得嵌段共聚物胶束（BCMs）负载了14%（wt%）的阿霉素，并在生理相关条件下实现了长达4天的药物缓释。...

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肽-金属配合物结构与配位测定的1D与2D 1H NMR方法

学习使用聚苯乙烯-聚丙烯酸嵌段共聚物封装金属纳米颗粒并在酸性条件下组装成均聚物和共聚物链的方法。该技术通过透射电子显微镜表征结构，为材料科学和纳米技术研究提供可靠方案。

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