嵌段共聚物与无机纳米粒子的杂化组装
摘要：近年来，嵌段共聚物在受限空间中的自组装已成为高分子科学领域一个新的关注点。在受限条件下，嵌段共聚物展现出更多的可调控性，可获得复杂多样的微相分离结构。这些新颖的结构为实现嵌段共聚物更加丰富的功能奠定了材料基础。嵌段共聚物受限组装体至少在一个空间维度上具有纳米尺寸，因此通过嵌段共聚物受限自组装是构建有序结构纳米复合材料的一种有效手段。而具有特定形状的纳米物体可以显著提高其纳米医学在药物输送、靶向治疗和生物成像等方面的性能。需要开发控制纳米物体形状的方法，其中嵌段共聚物的自组装是通过微相分离形成定义明确的纳米聚合物的多种方法之一，通过改变分子组成和工艺参数可以精确控制其纳米结构。通过选择性化学交联嵌段共聚物自组装纳米结构的分散相，并用良好的溶剂对非交联相进行分解，制备出具有预组装形态的纳米物体。由于这种方法主要基于微相分离的纳米结构，因此通常可以得到球形、半导体形和片状的典型纳米物体。更复杂的结构，如碟形、杯形和环形的形状，是无法得到的。而三维受限自组装可以形成独特的结构，例如洋葱形、环形、芽形和糊室形。
关键词：嵌段共聚物； 三维受限； 自组装；无机纳米粒子
一、文献综述
1.嵌段共聚物的本体自组装
嵌段共聚物是一类由2种或2种以上、化学性质不同的高分子链段通过共价键连接形成的聚合物。由于各嵌段间不同的物理和化学性质，彼此互不相容，从而发生相分离。而各嵌段间共价键的存在使体系的相分离只能发生在微观尺度上，即微相分离。由嵌段共聚物微相分离而自发形成周期性有序结构的过程称为嵌段共聚物自组装。嵌段共聚物发生微相分离而自组装形成种繁多、规整有序的微相形态。这些形态在信息、生物医学、催化等领域存在应用潜力，例如可用于制备光子晶体，药物载体，有序孔材料等。此外，随着纳米科技成为 21 世纪高新技术的研究热点，嵌段共聚物自组装形态在纳米材料制备方面的研究也日益引起人们的重视。这是因为在所有制备纳米材料的方法之中，基于嵌段共聚物自组装制备纳米材料的方法具有操作简单，成本低廉，有利于将来纳米材料的大规模工业化生产等特点，尤其嵌段共聚物自组装形成的许多规整纳米结构，有些是用传统方法难以得到的，这就为纳米材料的合成提供了一条独特的路线。因此有关嵌段共聚物自组装形态的研究不断引起高分子物理学家的浓厚兴趣。
从上世纪 70 年代起，人们对两嵌段共聚物在本体中的自组装行为在实验和理论上进行了详细的研究其自组装形态除与各组分的体积分数有关外，还与嵌段共聚物总的聚合度、嵌段间的 Flory-Huggins 相互作用力等许多因素有关。两嵌段聚合物常见的自组装形态有球状、柱状、螺旋状、层状（见图1）[5]。
图 1 两嵌段共聚物本体自组装的形态示意图
S ( S′) 球状形态；C ( C′) 柱状形态；G ( G′) 螺旋状形态；L 层状形态
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