材料表面功能化，即在材料表面上创建具有不同化学特性的纳米结构在诸如光刻，超疏水性材料和细胞粘附等领域中都很重要。传统的方法，包括物理技术（例如基于喷雾、旋涂等）以及电沉积、热处理等化学方法，可制备出多种目标性功能材料。

  在材料表面引入聚合物，使聚合物链末端与固体基质共价连接，已经成为一种功能强大且用途广泛的表面官能化方法，可在分子水平上进行精确调控。但是，使用较长的聚合物进行表面官能化时，通常难以定量设计与控制。

  近日，上海交通大学邱惠斌教授和加拿大维多利亚大学的Ian Manners教授报道了一种自下而上的策略，可将嵌段共聚物通过结晶生长接枝到任意材料表面上的胶束锚定方法。

  在该表面功能化方法中，以表面具有高密度硅烷醇基团的硅晶片作为基底模型，将聚（二茂铁基二甲基硅烷）-聚（2-乙烯基吡啶）(PFS-b-P2VP)微晶种通过氢键固定在基底表面。通过固定在基底表面上的微晶种的末端接连上可结晶的嵌段共聚物的单体，经过生长在硅片上形成圆柱形胶束刷。由于结晶核的外延生长，后续加入的同类嵌段共聚物能够继续在原有胶束（种子）的尾端自组装，从而形成新的胶束嵌段，同时，新生成的胶束嵌段尾端依然保持活性，可保证整个体系持续不断生长或用其他纳米材料修饰。

图1 疏水性晶种生长在硅片上形成胶束刷示意图

图2 亲水性晶种生长在硅片上形成胶束刷示意图

图3 在胶束上进行功能化修饰

  晶体圆柱状胶束种子使用非共价键（氢键）连接到各种表面，包括硅片，氧化石墨烯纳米片和金。胶束刷的密度，长度等可以精确调节，用金和银纳米粒子进行质子化和修饰后的改性表面，在催化，抗菌剂和分离等领域具有一定的普适性。该类胶束刷也可以在二维超薄材料上生长，例如氧化石墨烯纳米片，然后进一步组装成膜。

图4 胶束刷生长在氧化石墨烯片

  该文章以“Tailored multifunctional micellar brushes via crystallization-driven growth from a surface”为题于2019年11月29日在线发表在国际期刊Science上。

  链接：https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1095