調節聚多巴胺的吸收光譜

聚多巴胺(PDA)是一種先進的功能材料，其新興的光吸收性能使其成為材料科學應用中的關鍵。然而，由于其復雜的結構，合理設計和調節PDA的吸收特性具有挑戰性。在一份新的報告中，鄒源和中國高分子科學，光電子材料和物理化學領域的研究人員提出了一種簡單的方法來調節PDA的光吸收行為。為此，他們通過特定化學部分之間的連接在微結構中構建了供體-受體對。然后，他們使用了詳細的結構和光譜分析以及密度泛函理論(DFT)模擬，以確認這種供體-受體分子對的存在。分子對可以降低能帶隙(或不存在電子的能隙)，并增加電子離域作用，以增強寬光譜范圍內的光吸收。光熱效應，該團隊在太陽能淡化過程中表現出色。該工作現在發表在“科學進展”上。

聚多巴胺

受黑色素生物大分子色素的啟發，聚多巴胺(PDA)在表面工程，光熱療法和生物成像中的應用日益受到關注。PDA的強粘合性和吸光 性還可以在水修復過程中有益于界面工程。科學家提出了許多合成方法來制備PDA納米材料，盡管對調節其吸收光譜的關注有限。該多巴胺聚合過程由幾個復雜的途徑組成，因此尚未完全理解。結果，鄒等人。假定相對于PDA納米結構中供體-受體對的高度共軛結構的構建可以調節樣品的吸收光譜。為了完成這項工作，他們開發了一種一鍋法合成策略來合成具有可調光吸收特性的PDA納米顆粒(NP)。

合成與表征

在合成過程中，他們將2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)(一種典型的硝基氧基)直接與水溶液中的多巴胺共聚。他們通過將分子與5,6-二羥基吲哚(DHI)和Indole-5,6-quinone(IQ)低聚物共價連接來將TEMPO部分摻雜到聚多巴胺的微觀結構中，以縮小能帶隙可以改善傳統聚多巴胺納米顆粒(PDA NPs)的光吸收性能。科學家通過電化學分析，密度泛函理論模擬和光譜測量證實了這一結果。這項工作證明了該產品出色的光熱效率，可用于界面太陽蒸汽產生和海水淡化。

在多巴胺和TEMPO聚合過程中建議的反應途徑和中間體的形成。(a)在多巴胺和TEMPO聚合過程中建議的反應途徑和機理。(b)反應5分鐘后的粗產物溶液的ESI-MS光譜;(c)分配給(b)中主峰的擬議中間分子結構。圖片來源：Science Advances，doi：10.1126 / sciadv.abb4696

科學家通過調節TEMPO的初始濃度，開發出三種類型的PDA NP(分類為1至3)，具有不同的摻雜含量和相似的粒徑。他們使用一種完善的方法，通過在銨存在下多巴胺的自聚合反應來合成常規的PDA NP 。他們使用掃描電子顯微鏡，動態光散射和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)觀察了所得PDA樣品的特征。使用X射線光電子能譜(XPS)，他們證實了所有PDA樣品中都存在碳，氮和氧元素，這突出說明了TEMPO摻雜的PDA NP的成功制備。根據結果??，鄒等人。假設有兩種可能的途徑形成交聯的大分子結構。