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中科院大連化物所量子點(diǎn)光引發(fā)可控聚合研究取得進(jìn)展
2025年11月21日 13:05:33
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4568
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團(tuán)隊(duì)，采用高亮度、高穩(wěn)定的低毒硒化鋅/硫化鋅膠體量子點(diǎn)作為光催化劑，在無外源性引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移試劑條件下，實(shí)現(xiàn)了丙烯酸酯類單體的光控聚合。
近年來，量子點(diǎn)驅(qū)動可控活性聚合反應(yīng)，已成為制備量子點(diǎn)—聚合物復(fù)合功能材料的關(guān)鍵技術(shù)，該類材料在發(fā)光顯示、太陽能光電轉(zhuǎn)化、3D打印等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的高分子合成中，為了實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)的控制(如控制分子量、分子量分布等)，通常需要額外添加化學(xué)引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移試劑。這些添加劑不僅可能具有毒性，其殘留物還可能影響最終高分子材料的性能，且反應(yīng)過程難以通過外部手段進(jìn)行精確調(diào)控。
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所團(tuán)隊(duì)，采用高亮度、高穩(wěn)定的低毒硒化鋅/硫化鋅膠體量子點(diǎn)作為光催化劑，在無外源性引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移試劑條件下，實(shí)現(xiàn)了丙烯酸酯類單體的光控聚合。研究結(jié)合飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，揭示了量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)敏化分子三線態(tài)引發(fā)聚合的機(jī)理，闡明了量子點(diǎn)表面原子在可控聚合反應(yīng)中的協(xié)同作用。這項(xiàng)技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)聚合工藝中所需的有毒外源性引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移試劑，為發(fā)展綠色、精準(zhǔn)的高分子合成方法開辟了新路徑。
研究團(tuán)隊(duì)借助飛秒瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，通過精密觀測，揭示了量子點(diǎn)引發(fā)聚合的完整鏈條：當(dāng)特定波長的光照射到量子點(diǎn)上時，量子點(diǎn)被激發(fā)，隨后通過“三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移”機(jī)制，將其激發(fā)態(tài)能量高效地傳遞給單體分子，使其活化并生成能夠引發(fā)聚合的自由基。更重要的是，研究還闡明了量子點(diǎn)表面的原子在穩(wěn)定反應(yīng)中間體、確保聚合反應(yīng)可控進(jìn)行中起到了關(guān)鍵的協(xié)同作用。
基于量子點(diǎn)激子與表面原子的協(xié)同作用，該研究實(shí)現(xiàn)了單一量子點(diǎn)在聚合反應(yīng)中的多功能集成，區(qū)別于傳統(tǒng)分子引發(fā)劑的單一功能模式。通過該策略制備出的量子點(diǎn)-聚合物復(fù)合材料，兼具高亮度與高穩(wěn)定性，在顯示與光波導(dǎo)領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果Quantum dots enabling all-in-one controllable polymerization through triplet energy transfer于近日發(fā)布在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。
參考來源： 大連化學(xué)物理研究所
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