Chem: 水上化学的实时研究：表面活性剂单层辅助结晶准二维聚合物的生长

与本体不同，水的氢键网络在水界面处中断，因此化学反应在水界面以与本体不同的方式发生。水上化学通过表面活性剂单层辅助界面合成(SMAIS)可生成高度结晶的功能性二维材料。然而，水上反应机理的细节仍未得到解决。

德国马普高分子所Mischa Bonn和Yuki Nagata、德累斯顿工业大学冯新亮和董人豪等人通过使用原位表面特定振动技术跟踪准二维聚苯胺膜生成过程，阐明了SMAIS期间聚合反应如何在水表面发生。

该研究使用表面特异性SFG光谱以及AIMD模拟探索了界面聚合反应，发现ANIH⁺分子通过静电相互作用在带负电荷的表面活性剂单层附近积累。ANIH⁺分子转化为阳离子中间体，其中=NH₂基团促进界面处的聚合反应，并在反应开始后2-3小时内产生强有序，该过程导致高度结晶和导电的聚合物薄膜。

不同设计的水界面的比较表明，中间物质可以通过带负电荷的表面活性剂头基在界面处积累和排序，从而促进高度结晶的导电聚苯胺膜的形成。该研究结果证明了界面电场和静电相互作用对于受控水上化学的重要性。

此外，该研究将合成的结晶PANI薄膜的质量与表面单层产生的净表面电荷相关联。了解静电相互作用对界面聚合的影响为合理设计SMAIS方法的表面活性剂铺平了道路，使研究人员能够开发具有定制特性的结晶聚合物。

此外，当前的原位SFG技术与光谱模拟为揭示水上化学反应提供了独特的解决方案。

Real-Time Study of On-Water Chemistry: Surfactant Monolayer-Assisted Growth of a Crystalline Quasi-2D Polymer. Chem, 2021. DOI:10.1016/j.chempr.2021.07.016

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