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中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室表/界面課題組在聚合物刷組裝體的構筑方面取得新進展，通過催化劑在限域空間的擴散實現了在非導電基底上電化學誘導的表面引發原子轉移自由基聚合，研究工作發表在近期出版的《美國化學學會期刊》（Journal of the American Chemical Society）（2013, 135, 1708–1710）。

 

表面引發原子轉移自由基聚合（ATRP）是聚合物刷組裝體制備主要方法，但一直存在幾個突出問題：聚合物刷增長可控性差；反應需要惰性氣體保護；大量單體溶液浪費等。該小組首次實現了在導電基底(金)上電化學誘導表面引發原子轉移自由基聚合(SI-eATRP) （Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 5092-5095），解決了反應需要惰性氣氛保護和單體浪費的問題，反應可以在空氣中進行、單體溶液可多次重復利用，并且實現了表面引發ATRP聚合過程的原位跟蹤（Macromol. Rapid Commun. 2013, 34, 246-250）。但是該方法在非導電基底上的應用受到限制，同時聚合反應的可控性不理想。

發表于JACS的工作，首先在鉑電極表面由電化學還原Cu^IIL產生Cu^I/L催化劑，Cu^I/L擴散至放置于電極對面小于500微米距離的引發劑修飾的基底，進而引發ATRP聚合，在兩個電極之間形成了穩定的[Cu^IIL]/[Cu^IL]梯度，利用Cu^IIL 對自由基的去活化作用，反應可控性明顯提高；表面引發聚合可在任意ATRP引發劑修飾的基底上進行，通過調節外加電位和電極之間的距離可以控制聚合物刷的 生長動力學。當基底和電極以一定傾角放置時，由于沿基底軸向每點具有不同的反應動力學，因此可一步制備連續梯度聚合物刷。

 聚合物刷作為一種典型的軟物質界面材料，在材料的表面潤濕粘附調控、潤滑、生物相容性、抗蛋白粘附與防生物污染（Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4244-4258）等多個領域有重要應用前景。利用可控表面引發自由基聚合制備厚度、成分和結構均可控聚合物刷，有著重要的基礎理論研究以及應用研究價值。