调节聚多巴胺的吸收光谱

聚多巴胺(PDA)是一种先进的功能材料，其新兴的光吸收性能使其成为材料科学应用中的关键。然而，由于其复杂的结构，合理设计和调节PDA的吸收特性具有挑战性。在一份新的报告中，邹源和中国高分子科学，光电子材料和物理化学领域的研究人员提出了一种简单的方法来调节PDA的光吸收行为。为此，他们通过特定化学部分之间的连接在微结构中构建了供体-受体对。然后，他们使用了详细的结构和光谱分析以及密度泛函理论(DFT)模拟，以确认这种供体-受体分子对的存在。分子对可以降低能带隙(或不存在电子的能隙)，并增加电子离域作用，以增强宽光谱范围内的光吸收。光热效应，该团队在太阳能淡化过程中表现出色。该工作现在发表在“科学进展”上。

聚多巴胺

受黑色素生物大分子色素的启发，聚多巴胺(PDA)在表面工程，光热疗法和生物成像中的应用日益受到关注。PDA的强粘合性和吸光 性还可以在水修复过程中有益于界面工程。科学家提出了许多合成方法来制备PDA纳米材料，尽管对调节其吸收光谱的关注有限。该多巴胺聚合过程由几个复杂的途径组成，因此尚未完全理解。结果，邹等人。假定相对于PDA纳米结构中供体-受体对的高度共轭结构的构建可以调节样品的吸收光谱。为了完成这项工作，他们开发了一种一锅法合成策略来合成具有可调光吸收特性的PDA纳米颗粒(NP)。

合成与表征

在合成过程中，他们将2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)(一种典型的硝基氧基)直接与水溶液中的多巴胺共聚。他们通过将分子与5,6-二羟基吲哚(DHI)和Indole-5,6-quinone(IQ)低聚物共价连接来将TEMPO部分掺杂到聚多巴胺的微观结构中，以缩小能带隙可以改善传统聚多巴胺纳米颗粒(PDA NPs)的光吸收性能。科学家通过电化学分析，密度泛函理论模拟和光谱测量证实了这一结果。这项工作证明了该产品出色的光热效率，可用于界面太阳蒸汽产生和海水淡化。

在多巴胺和TEMPO聚合过程中建议的反应途径和中间体的形成。(a)在多巴胺和TEMPO聚合过程中建议的反应途径和机理。(b)反应5分钟后的粗产物溶液的ESI-MS光谱;(c)分配给(b)中主峰的拟议中间分子结构。图片来源：Science Advances，doi：10.1126 / sciadv.abb4696

科学家通过调节TEMPO的初始浓度，开发出三种类型的PDA NP(分类为1至3)，具有不同的掺杂含量和相似的粒径。他们使用一种完善的方法，通过在铵存在下多巴胺的自聚合反应来合成常规的PDA NP 。他们使用扫描电子显微镜，动态光散射和傅立叶变换红外光谱(FTIR)观察了所得PDA样品的特征。使用X射线光电子能谱(XPS)，他们证实了所有PDA样品中都存在碳，氮和氧元素，这突出说明了TEMPO掺杂的PDA NP的成功制备。根据结果​​，邹等人。假设有两种可能的途径形成交联的大分子结构。