自然界中广泛存在具有多级结构的有机/无机杂化材料，例如动物骨头、贝壳、壁虎的脚趾和蝴蝶翅膀等。在这些有机/无机杂化材料中，每个不同尺度的组分都表现出自己的特征。不同特征的结合为复合材料的宏观性质(如韧性和光学性质等)带来复杂性和多样性。例如，蝴蝶翅膀往往具有一些特殊的功能，包括颜色和热调控等。这是因为蝴蝶翅膀上同时存在微米和纳米结构。蝴蝶翅膀呈现黑色也是这种多级结构大量吸收太阳光的结果。因此，模仿自然界设计和制备多级有序纳米结构对制备结构/功能一体化的新型高性能材料具有重要意义。

图1. 多嵌段共聚物与纳米粒子共组装形成的多级结构光吸收性能与普通层状结构对比

最近，华东理工大学林嘉平教授团队报道了一种具有优异光学性能的多级有序纳米结构。这种多级结构是由具有长嵌段A和短嵌段BC的多嵌段共聚物A(BC)n与纳米粒子共混自组装形成的有机/无机杂化结构。通过调整纳米粒子与嵌段共聚物之间的相互作用参数，可以获得具有多个小尺度杂化层的多级杂化结构，该多级杂化结构的光吸收强度显著高于普通层状结构，如图1所示。此外，改变多嵌段共聚物的分子结构设计，例如增加短嵌段BC的数目，可以增加自组装结构中小尺度杂化层的数量，从而进一步提高杂化结构的光吸收强度。理论计算表明，小尺度杂化层增强了杂化结构的陷光作用和入射光的散射，从而使吸收峰蓝移并提高光吸收强度。研究结果可为制备具有优异光学性能的复合材料提供理论指导。该工作由华东理工大学硕士研究生刘早锦在许占文老师和林嘉平教授的共同指导下完成。相关结果发表在Macromolecular Rapid Communication (DOI:10.1002/marc.202000131)上，文章第一作者为刘早锦。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/marc.202000131