《新型聚二乙炔微米管敏感材料》是依託中國科學技術大學，由鄒綱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型聚二乙炔微米管敏感材料
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄒綱
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著材料科學的飛速發展，設計和合成具有新型結構的聚合物材料，研究其獨特的物理化學性質和功能已成為當今高分子領域研究的主要方向。特別是具有一維微米管狀結構的共軛聚合物材料，由於其獨特的結構-性能特徵和廣闊的套用前景而受到人們關注。本申請擬以納米尺度的二乙炔囊泡為組裝基元，配位鍵和氫鍵等非共價鍵相互作用為主要驅動力，通過自組裝技術構築聚二乙炔微米管；通過比較系統的研究找到二乙炔囊泡聚集、融合以及自髮捲曲形成微米管狀結構的臨界條件，探索微米管組成、尺寸以及表面微結構等因素對聚二乙炔微米管材料敏感性能的影響，揭示聚二乙炔微米管材料多層次結構構築和性能調控的規律；在此基礎上，通過化學修飾和物理組裝,將化學與生物分子探針、無機量子點等引入到聚二乙炔微米管體系中，製備一系列高選擇性和回響靈敏度的聚二乙炔微米管複合材料，並進一步拓展其在智慧型材料、化學與生物感測器等領域的套用。
結題摘要
隨著人類社會的高速發展，對信息量需求的不斷增加，基於低維功能材料的各項研究受到廣泛重視，將低維結構和共軛聚合物材料有機結合有望獲取許多新的功能和套用。聚二乙炔主鏈構象對環境十分敏感，熱、pH、溶劑、離子、應力和極性氣體等外界刺激均能誘導聚二乙炔主鏈構象發生變化，從而發生肉眼可識別的顏色變化，甚至產生螢光，在光電子器件、高密度存儲、化學和生物感測器等領域有重要潛在套用。我們在低維聚二乙炔功能材料的控制合成、表面修飾及功能調控等方面做了許多探索和嘗試。在國家自然科學基金(51273186)的資助下，我們以聚二乙炔複合囊泡為基本組裝單元，通過分級組裝方法製備了聚二乙炔微米管：聚二乙炔複合囊泡先聚集融合形成片層結構，片層結構逐漸捲曲最終形成空心的微米管結構，配位鍵、氫鍵等非共價鍵相互作用在微米管的形成過程中起到了重要的作用。研究發現聚二乙炔微米管具有大的比表面積，良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性，單分散性和可操作性好。紅相聚二乙炔微米管表現出典型的光波導行為，通過外界環境刺激調節聚二乙炔微米管螢光強度即可對微米管光傳輸行為進行調控。我們通過物理組裝或表面化學修飾等手段在微米管表面引入了不同的功能基團，製備了一系列功能化的聚二乙炔微米管，並探索了其在化學與生物感測器、智慧型光子學器件等領域的套用：1. 我們將化學與生物分子探針修飾到聚二乙炔微米管表面，構築了一系列新型化學與生物螢光感測器，套用於高靈敏度和選擇性地檢測三硝基苯酚、miRNA等。2. 我們通過簡單有機化學反應將螺吡喃、紫精等光、電回響基元修飾到聚二乙炔微米管表面，構築了一系列新型光、電回響的智慧型光波導器件，並實現了一系列與門，或門和與非門等邏輯門操作。以上的研究工作有助於我們揭示聚二乙炔微米管形成機理，為構築結構功能化和功能集成的聚二乙炔微米管器件提供理論基礎和關鍵技術，並拓展其在化學和生物感測器、智慧型光子學器件等領域的套用。
