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2019-06-06
??聚多巴胺材料在過(guò)去的十年中受到了廣泛的關(guān)注，其超強(qiáng)的粘附性使其可作為一種通用的表面修飾方法，在幾乎任意材料和生物表面形成一層數(shù)十納米的涂層。同時(shí)，由于聚多巴胺可以和硫醇、胺、金屬離子等物質(zhì)反應(yīng)，其可以很容易的被二次改性，獲得需要的性能。上述兩種性質(zhì)的結(jié)合使得聚多巴胺可以為幾乎任意表面賦予豐富的功能，具有極大的應(yīng)用潛力。但聚多巴胺的沉積和二次改性都是極為緩慢和不可控的過(guò)程，這限制了該方法的實(shí)際使用，以及在構(gòu)建復(fù)雜界面方面的可能性。
近日，東南大學(xué)顧忠澤教授課題組和卡爾斯魯厄理工學(xué)院Pavel A. Levkin教授課題組合作報(bào)道了基于紫外光調(diào)控的聚多巴胺表面快速、可逆的二次改性技術(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在365 nm紫外光照下，聚多巴胺與硫醇和胺類(lèi)物質(zhì)的反應(yīng)可被加速10倍以上，而聚多巴胺與金屬離子的反應(yīng)速度更是可以獲得550倍以上的提升，使得原本需要超過(guò)24小時(shí)的改性效果可以在10分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)，并大大提升了沉積的金屬納米粒子的密度。利用這種方法，研究人員可以制備出密度極高的、單分散的、不連續(xù)的金屬納米粒子修飾的聚多巴胺表面，并可以自由控制金屬納米粒子在表面的分布。
圖1 聚多巴胺表面（i）分別用普通方法（24小時(shí)）（ii）和紫外光輔助方法（30分鐘）(iii) 沉積金屬納米粒子的效果。
圖2 利用聚多巴胺表面改性的光控特性，研究人員可以在各種材料表面制備出可控的金屬納米粒子圖案。
除此之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，聚多巴胺表面沉積的金屬粒子可以在254 nm紫外光下被擦除，得到最初的聚多巴胺表面。這使得改性的聚多巴胺表面可以被回收利用，讓其二次改性變得極為靈活。研究人員利用這種方法實(shí)現(xiàn)了聚多巴胺表面上電路以及廢水中金屬的回收。
圖3 利用聚多巴胺表面的光控可逆金屬粒子擦寫(xiě)特性實(shí)現(xiàn)電路和廢水中金屬的可逆回收。
研究人員相信，這種快速靈活的聚多巴胺改性方法可以顯著的擴(kuò)展聚多巴胺材料的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，由這種方法構(gòu)建出的復(fù)雜的聚多巴胺/金屬納米粒子復(fù)合表面也有望在新型功能材料和生物表界面材料中獲得應(yīng)用。
該工作發(fā)表于《Advanced Functional Materials》雜志上，東南大學(xué)博士生曾易為文章的第一作者，東南大學(xué)杜鑫副研究員、顧忠澤教授、卡爾斯魯厄理工學(xué)院Pavel A. Levkin教授為文章的通訊作者。
全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901875
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