中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室表/界面课题组在聚合物刷组装体的构筑方面取得新进展，通过催化剂在限域空间的扩散实现了在非导电基底上电化学诱导的表面引发原子转移自由基聚合，研究工作发表在近期出版的《美国化学学会期刊》（Journal of the American Chemical Society）（2013, 135, 1708–1710）。

 

表面引发原子转移自由基聚合（ATRP）是聚合物刷组装体制备主要方法，但一直存在几个突出问题：聚合物刷增长可控性差；反应需要惰性气体保护；大量单体溶液浪费等。该小组首次实现了在导电基底(金)上电化学诱导表面引发原子转移自由基聚合(SI-eATRP) （Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 5092-5095），解决了反应需要惰性气氛保护和单体浪费的问题，反应可以在空气中进行、单体溶液可多次重复利用，并且实现了表面引发ATRP聚合过程的原位跟踪（Macromol. Rapid Commun. 2013, 34, 246-250）。但是该方法在非导电基底上的应用受到限制，同时聚合反应的可控性不理想。

发表于JACS的工作，首先在铂电极表面由电化学还原Cu^IIL产生Cu^I/L催化剂，Cu^I/L扩散至放置于电极对面小于500微米距离的引发剂修饰的基底，进而引发ATRP聚合，在两个电极之间形成了稳定的[Cu^IIL]/[Cu^IL]梯度，利用Cu^IIL 对自由基的去活化作用，反应可控性明显提高；表面引发聚合可在任意ATRP引发剂修饰的基底上进行，通过调节外加电位和电极之间的距离可以控制聚合物刷的 生长动力学。当基底和电极以一定倾角放置时，由于沿基底轴向每点具有不同的反应动力学，因此可一步制备连续梯度聚合物刷。

 聚合物刷作为一种典型的软物质界面材料，在材料的表面润湿粘附调控、润滑、生物相容性、抗蛋白粘附与防生物污染（Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 4244-4258）等多个领域有重要应用前景。利用可控表面引发自由基聚合制备厚度、成分和结构均可控聚合物刷，有着重要的基础理论研究以及应用研究价值。