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2019-06-06
聚多巴胺材料在过去的十年中受到了广泛的关注，其超强的粘附性使其可作为一种通用的表面修饰方法，在几乎任意材料和生物表面形成一层数十纳米的涂层。同时，由于聚多巴胺可以和硫醇、胺、金属离子等物质反应，其可以很容易的被二次改性，获得需要的性能。上述两种性质的结合使得聚多巴胺可以为几乎任意表面赋予丰富的功能，具有极大的应用潜力。但聚多巴胺的沉积和二次改性都是极为缓慢和不可控的过程，这限制了该方法的实际使用，以及在构建复杂界面方面的可能性。
近日，东南大学顾忠泽教授课题组和卡尔斯鲁厄理工学院Pavel A. Levkin教授课题组合作报道了基于紫外光调控的聚多巴胺表面快速、可逆的二次改性技术。研究人员发现，在365 nm紫外光照下，聚多巴胺与硫醇和胺类物质的反应可被加速10倍以上，而聚多巴胺与金属离子的反应速度更是可以获得550倍以上的提升，使得原本需要超过24小时的改性效果可以在10分钟内实现，并大大提升了沉积的金属纳米粒子的密度。利用这种方法，研究人员可以制备出密度极高的、单分散的、不连续的金属纳米粒子修饰的聚多巴胺表面，并可以自由控制金属纳米粒子在表面的分布。
图1 聚多巴胺表面（i）分别用普通方法（24小时）（ii）和紫外光辅助方法（30分钟）(iii) 沉积金属纳米粒子的效果。
图2 利用聚多巴胺表面改性的光控特性，研究人员可以在各种材料表面制备出可控的金属纳米粒子图案。
除此之外，研究人员还发现，聚多巴胺表面沉积的金属粒子可以在254 nm紫外光下被擦除，得到最初的聚多巴胺表面。这使得改性的聚多巴胺表面可以被回收利用，让其二次改性变得极为灵活。研究人员利用这种方法实现了聚多巴胺表面上电路以及废水中金属的回收。
图3 利用聚多巴胺表面的光控可逆金属粒子擦写特性实现电路和废水中金属的可逆回收。
研究人员相信，这种快速灵活的聚多巴胺改性方法可以显著的扩展聚多巴胺材料的实际应用场景，由这种方法构建出的复杂的聚多巴胺/金属纳米粒子复合表面也有望在新型功能材料和生物表界面材料中获得应用。
该工作发表于《Advanced Functional Materials》杂志上，东南大学博士生曾易为文章的第一作者，东南大学杜鑫副研究员、顾忠泽教授、卡尔斯鲁厄理工学院Pavel A. Levkin教授为文章的通讯作者。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901875
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