近日，学院工程塑料研究室团队在基于近红外光诱导可控/“活性”聚合技术的功能纳米材料表面修饰过程可视化监测领域取得进展。该研究成果以“Tailoring and Unraveling Surface Functionalization of Nanomaterials via Self-reporting NIR Induced Upconversion Energy Transfer Process”为题，发表在《Angewandte Chemie International Edition》。郑州大学材料科学与工程学院为第一通讯单位，博士研究生何广莉、硕士研究生李文慧为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、河南省重点研发计划、河南省科技攻关、郑州大学“拳头团队”与重大项目及标志性成果一体化培育项目的支持。
纳米材料表面功能化是制备高性能纳米复合材料的关键，在生物医药、光电材料、精密传感等领域具有不可替代的应用价值。然而，长期以来其表面动态改性过程属于“黑箱反应”，修饰过程无法实时、无损观测，严重制约了高端纳米杂化材料的精准设计与可控制备。针对这一难题，团队依托在可控/“活性”自由基聚合与有机/无机杂化材料制备领域的长期积累，提出了一种基于近红外介导的光诱导电子/能量转移-可逆加成-断裂链转移（PET-RAFT）聚合技术，将上转换纳米棒的表面聚合物功能化修饰从经验性操作转变为光学自报告的荧光可视化过程，实现了聚合物壳层厚度的精准调控与实时监测。在此基础上，进一步以聚合物刷为模板原位生长金纳米颗粒，构建级联能量转移通路，使纳米杂化材料具有高效光热转换能力，并可在近红外辐照过程中实现精准的实时温度反馈。
该研究首次揭示了聚合物壳层生长与上转换发光强度之间的线性对应关系，将传统上“看不见”的微观修饰行为转化为可量化、可反馈的光学信号，真正实现了纳米功能化聚合物刷修饰过程的原位、实时、无损自监测。这一标志性发现不仅为高分子纳米杂化材料的精准构筑提供了全新技术范式，也为光热诊疗、智能光子器件、精密传感等前沿应用提供了高精度、可实时反馈的技术方案，有力推动了纳米材料表面工程从经验试错向智能编程的跨越。
近年来，工程塑料研究室团队围绕可控/“活性”自由基聚合的基础理论研究及其应用开展了系统深入的工作。在基础理论方面，团队先后将半导体量子点、碳量子点、硅量子点、等离子体纳米材料等光催化材料引入光催化聚合体系，将ZnO，BaTiO3等压电材料引入了机械聚合体系，系统探索了外场（光、机械力等）调控聚合的反应动力学、机理与调控规律，建立了多种新型外场调控的可控聚合方法。在应用研究方面，团队积极推动可控聚合技术向高端制造领域延伸。在增材制造方向，发展了基于光调控聚合的3D打印新体系，实现了复杂结构材料的高精度构筑；在集成电路芯片用高端光刻胶树脂领域，团队正与国内相关光刻胶头部企业合作开展光刻胶树脂工业化合成工艺开发，致力于突破关键单体与树脂的规模化制备技术，为国产高端光刻胶的自主可控提供材料支撑。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.4453766
