近年來(lái)，量子點(diǎn)驅(qū)動(dòng)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(yáng)能光電轉(zhuǎn)化、3D打印等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)制備方式依賴量子點(diǎn)與外源性引發(fā)劑分子之間的電荷轉(zhuǎn)移，且引發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的活性自由基物種，導(dǎo)致量子點(diǎn)光學(xué)性能下降，限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，亟待開(kāi)發(fā)一種無(wú)外源性引發(fā)劑參與，量子點(diǎn)直接引發(fā)單體聚合的新型聚合方式。
近日，中國(guó)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(wú)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。
研究團(tuán)隊(duì)合成了具有不同激發(fā)態(tài)能量的量子點(diǎn)，驗(yàn)證了這類量子點(diǎn)引發(fā)丙烯酸酯類單體聚合的普遍性與能量依賴性。進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)結(jié)合電子順磁共振技術(shù)和飛秒瞬態(tài)時(shí)間分辨光譜技術(shù)，揭示了量子點(diǎn)敏化甲基丙烯酸甲酯生成三線態(tài)雙自由基的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，該雙自由基可在亞納秒時(shí)間尺度內(nèi)，通過(guò)與量子點(diǎn)表面的懸垂鍵相互作用，轉(zhuǎn)化為具有引發(fā)活性的單自由基，進(jìn)而完成鏈引發(fā)過(guò)程。
同步輻射實(shí)驗(yàn)表明，在聚合反應(yīng)中，量子點(diǎn)表面的鋅原子通過(guò)與分子三線態(tài)雙自由基鍵合，可引發(fā)鏈增長(zhǎng)，硫原子通過(guò)與鏈端自由基形成可逆鍵合，實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物鏈的高保真調(diào)控與光控活性。
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(guò)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)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等的支持。
論文鏈接
研究開(kāi)發(fā)基于低毒量子點(diǎn)三線態(tài)能量轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)的一體化可控聚合新方法
本文鏈接：量子點(diǎn)光引發(fā)可控聚合研究取得進(jìn)展http://www.sq15.cn/show-12-2148-0.html
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