近来，上海交通大学张江高级研究院组成科学立异研究中心邱惠斌教授（化学化工学院）团队报导了一种构筑竖直共轭胶束刷的战略，完成了共轭嵌段共聚物胶束刷在基底上的可控成长，进一步以这类胶束刷为软模板导向负载功用粒子，制备了竖直的复合型功用纳米阵列，并探究了其在电催化析氢中的潜在使用，此外，根据两类嵌段共聚物彻底独立的分区外表引发活性自拼装，创制了图画化的双胶束阵列，为群落化纳米阵列的精准制备供给了簇新的途径。

  pp-共轭聚合物及其拼装体具有共同的光电与电学性质，已被大范围的使用于太阳能电池、场效应晶体管、光催化、生物传感等范畴。传统的热/溶剂退火法一般只能在p-共轭聚合物薄膜中构筑短程有序的本体异质结，结晶区域凌乱散布、无特定取向。而溶液预拼装旋涂法尽管能操控结晶区域的尺度与取向，但仅局限于二维平面内，功用层之间有传递损耗。

  经典的聚(3-己基噻吩)（P3HT）聚合物尽管经过己基烷基链的引进能添加其溶解性，但仍存在结晶速度过快的问题，导致聚噻吩嵌段共聚物的溶液自拼装不可控。作者在己基侧链上引进乙基支链，组成了聚(3-(2-乙基己基)噻吩)-嵌段-聚(2-乙烯基吡啶)，即P3EHT22-b-P2VP80嵌段共聚物，有用减缓了聚噻吩链段的堆积。在此基础上，经过溶液自拼装与超声剪断，制备了长度较短的胶束种子，随后使用氢键与静电作用将种子胶束锚定在硅片上，引发后续参加的P3EHT-b-P2VP在胶束种子两头活性自拼装，生成纤维状胶束刷。因为这些胶束刷十分软，无法自支撑，因此枯燥后只能得到坍毁的描摹。针对这一问题，作者使用配位作用在P2VP冠层上引进很多硬质的金属纳米粒子，如图1a–c所示，在负载铂纳米粒子后，共轭胶束刷在枯燥后仍能坚持直立描摹，最高可达2700 nm。进一步地，作者选用导电泡沫镍为基底，以胶束刷为软模版，使用上述引进的铂纳米粒子作为催化位点，探究了其电化学析氢使用，如图1d–h所示，跟着金属投入量的添加，资料的电化学析氢功用逐渐提高，过电位最低可达27 mV（10 mA cm-1），且稳定性杰出。

  活性结晶驱动自拼装系统遵从一般的外延成长规则，即成长进程需满意严厉的晶体结构一致性以及动力学规则，作者将其与外表引发活性自拼装进程的限域成长特性结合，构建了图画化的双胶束刷系统。详细地，将P3EHT-b-P2VP与聚二茂铁二甲基硅烷-嵌段-聚(2-乙烯基吡啶（PFS-b-P2VP）两类胶束种子定点铺覆在同一基底的不一样的区域，随后参加溶解的两种嵌段共聚物，使其互不搅扰地各自引发活性拼装，终究制备了图画化的双胶束刷，进一步负载粒子可得到竖直的图画化双组分纳米阵列（图1i–m）。

  总的来说，该作业为构筑竖直共轭聚合物拼装体供给了一种全新的思路，未来有望使用于太阳能电池、协同催化、传感和能量转化等范畴。

  图1 a) 软胶束刷的直立化进程示意图；b) 枯燥后坍毁的P3EHT-b-P2VP胶束刷；c) 枯燥后依然直立的负载Pt纳米粒子的P3EHT-b-P2VP胶束刷；d) 在导电泡沫镍上构建电化学析氢活性的金属纳米粒子功用化胶束刷的示意图；e–h) 相应的描摹与电化学析氢功用图谱；i) 图画化双胶束刷的制备示意图；j) 紫外灯下的双胶束刷相片；k–m) 双胶束刷系统中P3EHT-b-P2VP胶束刷的描摹图。

  上海交通大学化学化工学院硕士研究生张雨珩为该论文的榜首作者，杨雷博士、孙炎博士、邱惠斌教授为本文的通讯作者。该项作业得到国家自然科学基金委、科技部、上海市科委、上海市教委、上海交通大学项目的经费赞助。