近日，taptap下载安装安卓郝清海副教授、谭红革教授课题组与中国科学院大学苗兵教授合作，在聚电解质刷离子特异性调控领域取得重要进展。团队通过系统模拟研究，揭示了三价盐阳离子尺寸和浓度对聚电解质刷结构与动力学行为的调控机制，为智能响应材料的精准设计提供了理论指导。该研究成果以“A Systematic Study on Trivalent Salt Cationic Specificity through Polyelectrolyte Brushes”为题，发表于中科院1区Top期刊《Macromolecules》。

聚电解质刷是由带电高分子链末端锚定于基底形成的刷状界面修饰材料，在胶体稳定、药物递送、润滑涂层等领域具有广泛应用。盐离子的特异性（如价态、尺寸）可显著调控其溶胀与塌缩行为，但多价离子的尺寸效应与浓度依赖关系尚不明确。现有理论模型往往忽略离子尺寸差异，导致理论预测与实验结果不符，阻碍了高性能材料的设计与开发。

基于此，研究团队采用粗粒化分子动力学模拟方法，构建了平板聚电解质刷模型，系统探究了三价盐阳离子尺寸（0.1σ~ 5.0σ）及浓度（β= 0.01~10.0）对刷层形貌的影响。研究发现，仅改变阳离子尺寸即可引发刷层结构的非单调转变：小尺寸阳离子通过静电屏蔽效应使刷层均匀塌缩；中等尺寸阳离子因静电桥接作用诱导形成横向各向异性钉扎胶束结构；大尺寸阳离子的强体积排斥效应促使刷层重新溶胀伸展。

研究还首次揭示了阳离子动态行为的特异性：当盐浓度较低时，小尺寸阳离子倾向于单链吸附，限制链单体运动；大尺寸阳离子通过链间桥联形成多链聚集体结构，接枝链在不同聚集体间的跳跃增强了单体扩散系数。模拟结果为理解离子-高分子复杂相互作用提供了新视角，并为设计多价盐响应智能材料（如可调润滑涂层、靶向药物载体）奠定了理论基础。

taptap下载安装安卓为论文第一完成单位，郝清海副教授与苗兵教授为共同通讯作者，硕士生钱翰扬为学生第一作者。研究获得国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c02664