多酸纳米粒子表面活性剂在界面的组装行为

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多金属氧酸盐（Polyoxometalates，简称POMs），是由前过渡金属形成的金属氧化物多面体通过共角、共边、共面等结合方式形成的金属分子簇。与传统纳米粒子相比，POMs具有单分散性，结构明确，且表面性质可以调整，因此在构建纳米粒子表面活性剂领域有着非常广泛的应用。近年来，POM-有机杂化材料常被当做乳液催化剂，来促进不相溶两相中的反应。科研工作者利用POMs和大阳离子之间的超分子作用（例如，静电作用），来制备形态可控、结构有序的纳米复合材料，但对POMs在不相溶液体间界面活性的研究却很少。

有鉴于此，美国橡树岭国家实验室黄才利博士、美国麻州大学的Thomas Russell教授和我院殷盼超教授等，以一类尺寸在2.5 nm的带高负电荷的POM（{Mo72V30}）的水溶液和氨基封端的聚二甲硅氧烷(PDMS-NH2)的甲苯溶液为研究对象，对所形成的POM-表面活性剂分子膜的形成机理、聚集行为以及调控方式进行了深入研究。

图1.在不同的屏蔽效应下，POM-表面活性剂在水/甲苯界面组装的示意图。

研究表明，{Mo72V30}可将甲苯/水界面的界面张力由36 mN m-1减少为34.5 mN m-1，PDMS-NH2可将界面张力减少为26 mN m-1。在同样的情况下，带负电的POM和带正电的PDMS-NH2通过静电作用在界面上聚集，形成的POM-表面活性剂，可使张力减小为22 mN m-1，最小可减小为13mN m-1。

研究人员还发现当界面面积减小时，所形成的POM-表面活性剂会拥挤组装，产生起皱现象。此外，两个液滴接触时不会合并。

POM-表面活性剂的堆积密度，是通过在水相中添加盐调控{Mo72V30}的表面性质实现的。NaCl可以促进POM-表面活性剂在界面的组装行为，在水相中添加KCl和RbCl会使得POM-表面活性剂的初始堆积密度变高。

研究者认为阳离子与{Mo72V30}的亲和力取决于水合阳离子的尺寸，尺寸越小亲和力越大。大的亲和力减少了POM之间的排斥作用，促进了POM-表面活性剂的形成，保证了界面上活性剂较高的聚集密度，本质上其实就是屏蔽作用。

这一研究为发展药物载体、控制释放以及半透膜材料提供绝佳的基础，相信会对此领域的研究工作者有很大的启示。

该工作近期已发表在《Nano letters》上，黄才利博士为文章第一作者，我院殷盼超教授和麻州大学的Thomas Russell教授为共同通讯作者。

《The Interfacial Assembly of Polyoxometalate Nanoparticle Surfactants》研究论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b00208