在受限组装环境中，通过界面能量控制驱动多面体光子团簇的形成

《Journal of Colloid and Interface Science》：Formation of polyhedral photonic clusters driven by interfacial energy control in confined assembly

　　

刘宏熙|刘帅|梁旭|田阿青|吴明雄|谭海英|孙九晓|金静|张建宁|徐江平|姜伟

摘要

精确制备具有明确多面体几何形状和长程晶体有序结构的胶体簇仍然是一个基本挑战，这一挑战受到蒸发液滴中纯熵驱动组装过程的可编程性有限的制约。为克服这一限制，本文提出了一种策略：通过使用接枝有明确聚苯乙烯-嵌段-聚(4-乙烯基吡啶)（PS-b-P4VP）刷状结构的二氧化硅（SiO₂）纳米颗粒来调控界面能。这种活性表面设计与可控的表面活性剂浓度相结合，能够操控蒸发乳液滴的界面自由能，从而有目的地将其形貌从球形转变为多面体形状。因此，成功地从较大的纳米颗粒（>300纳米）制备出了多面体簇。所得到的簇包括柏拉图立体（如四面体、八面体和二十面体）以及复杂的阿基米德立体和约翰逊立体。这些结构具有与面心立方（FCC）晶格一致的有序结构，并展现出鲜艳的结构颜色。此外，当与RuO₂催化剂结合使用时，它们的电催化析氧性能显著提升。这项工作将界面能确立为主要设计参数，超越了仅受熵支配的范式，实现了在受限自组装过程中对形态的精确控制，为先进的光子学和催化应用奠定了基础。