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相關研究以 One-step procedure for the preparation of functional polysaccharide/fatty acid multilayered coatings 為題發(fā)表在Communications Chemistry 期刊上

今天我們帶大家走近論文背后的故事，一起來聽聽來自柏林工業(yè)大學的Leonardo Chiappisi在尋找多層響應性涂料的超簡單制備法的過程中，是如何迸發(fā)出靈感并最終將想法化為現(xiàn)實。

這個研究的背后，其實是一段很長的故事，幸運、變化和失敗常伴我左右，最終的成果也離不開優(yōu)秀的同事和儀器的支持。這一切都開始于14年的2月份，于加州舉行的Gordon膠體，大分子和聚電解質溶液研究會議上。過去五年的時光里，發(fā)生了太多的事。

回到2014年：我和這篇論文的第一作者Samantha Micciulla博士正在柏林工業(yè)大學從事我們的博士研究；我在研究由一種由表面活性劑和殼聚糖（一種從蝦和其他甲殼類動物的殼中提取的陽離子多糖）自組裝形成的結構；而Samantha則在研究聚電解質多層膜。只要研究過表面的朋友就會知道，表面的功能化過程是多么的冗長和復雜，尤其是當你需要制備多層納米結構。但是我卻有數(shù)公斤的材料可以用。因為對自發(fā)自組裝來說最美妙的一點是，實驗者唯一要做的事就是把聚合物以及表面活性劑溶液混合到一起。這兩個組分就會自己結合成精美復雜的結構。相關的研究成果請參考引用1-3.

殼聚糖/脂肪酸衍生物體系中自組裝結構的示意圖，更多詳情請看引用1-2在Gordon會議上，我端著一杯墨西哥啤酒，展示著我的墻報，討論著殼聚糖及脂肪酸衍生物形成的多層囊泡。我是這么形容的：這些聚合物的結構“類似于逐層組裝，只不過是在溶液中”。電光火石間，我想到了Samantha的研究，冗長的制備過程，一層接著一層的聚合物，而在我的研究中所有的組分都是“自食其力”。就這樣，利用殼聚糖和表面活性劑在多層納米結構中的自組裝來制備功能涂層的想法就誕生了。

回到柏林后，我?guī)е鴿M腔的熱情，投入到了基于殼聚糖的多層涂層材料的制備當中。但無情的現(xiàn)實是，除了一個模糊的概念外，我不知道該怎么做，我甚至不知道如何清理襯底（其實現(xiàn)在我也不怎么知道）。于是，我和Samantha通力合作，開始嘗試將囊泡沉積在硅片上。前期使用的多種浸涂法都失敗了，我們轉而嘗試旋涂法。在硅襯底上通過旋涂多層囊泡溶液，形成了一個美麗而均勻的藍色薄膜。

在獲得博士學位后，我和Samantha都去了Laue-Langevin，一所位于法國阿爾卑斯山的中部的研究機構。我們的研究方向依舊天差地別，但是在業(yè)余時間，我們仍合力研究著這個神奇的多層結構。我們開始對這個涂層進行表征，然后意識到它對濕度相當敏感。通過中子反射測量，我們找到了這個涂層是個有規(guī)律的分層結構的證據。而第一個樣本明顯的布拉格峰則證明我們成功將多層結構轉移到了襯底上，并保持了它的內部結構。特征豐富的反射率數(shù)據，又使我們花了兩年時間去分析，以獲得可靠的模型來代表我們的系統(tǒng)。經過了一系列復雜的技術支持和重要的數(shù)據分析和闡述后，我們的研究終于可以投稿了。特別開心的是，這篇文章很快就被Communications Chemistry接收了。

這個視頻中總結了背后的科學原理：多糖殼聚糖與帶相反電荷的改性脂肪酸在水溶液中自發(fā)形成多層囊泡。我們利用這種自組裝行為，通過非常簡單的一步法制備出了多糖/脂肪酸多層涂層。

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多層響應性涂料的超簡單制備法 | 論文背后的靈感故事