UNIST Goo Kanghee教授团队开发出无缺陷三维自组装嵌段共聚物平台

by Kim Yongu

Published 29 Feb.2024 09:35(KST)

Updated 04 Aug.2025 20:11(KST)

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“大面积结构、形状与颜色可实时变化”

通过改变纳米结构，实现实时呈现颜色和形状的技术已经被开发出来，预计将在智能高分子颗粒等多个领域得到应用。

蔚山科学技术院（UNIST，总长 Lee Yonghoon）29日表示，能源化学工程系 Gu Kanghee 教授团队仿生自然现象，开发出一种利用嵌段共聚物在大面积上实现光子晶体结构自组装的技术。

也就是说，就像我们看到蝴蝶翅膀或鸟类羽毛那样，可以将纳米结构的形态和取向实时反映并可视化。

通过乳液内相分离法制备冰淇淋形状光学粒子并调控其形貌的研究示意图。

嵌段共聚物是由两种以上不同单体（monomer）以嵌段形式通过共价键连接而成的结构。研究团队在液滴内部利用互不相溶的液体与嵌段共聚物，促进了相分离。

Gu Kanghee 教授解释称：“通过无需外部操作即可自发组织化的嵌段共聚物自组装，我们制备出了数百个无缺陷的光子晶体结构。”

这一技术与既有方式不同，是利用内部纳米结构来生成颜色。其色彩不会褪色，且鲜明、持久。由于可在大面积上进行图案化，因此也有望应用于显示技术。

该项已开发技术利用一种可根据外部环境变化而改变颗粒内部所形成微细结构尺寸的高分子材料。通过利用状态改变后仍可恢复原状的聚苯乙烯‑聚2‑乙烯基吡啶（PS-b-P2VP）嵌段共聚物的特性，来调控颗粒的结构、形状和颜色。

UNIST研究团队。（后排自左起为 Oh Hyeongseok、Cho Gyuhyeong、Ban Suhyeon 研究员，前排自左起为 Jo Jinhyeok 研究员、第一作者 Lee Jooyoung 研究员、Goo Ganghee 教授）

研究团队对结构的实时变化进行了监测。结果确认，随着酒精浓度或pH值的变化，微纳米结构的尺寸发生改变，颜色也随之变化。

通过该技术制备的颗粒呈现固体与液体结合的“甜筒冰淇淋”形结构。借此可以将流体振动可视化，并根据外部刺激改变其形状和颜色。

Gu Kanghee 教授表示：“现在无需以往为形成胶体晶体结构和图案所需的复杂工艺条件，也能制备出可自发组装的光学颗粒”，“有望在智能涂料和高分子颗粒等多个领域实现实质性应用。”

该研究成果已于2月2日在线发表在纳米科学领域权威学术期刊《ACS Nano》上。研究由科学技术信息通信部韩国研究财团（NRF）和韩国东丽科学振兴财团资助完成。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。