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陕西师范大学房喻院士/刘小燕副教授团队：功能有机薄膜-从制备到应用探索
近日，陕西师范大学房喻院士团队的AMR述评文章“Functional Thin Films: From Interfacial Preparation to Applications”在线发表。该文章系统综述了基于界面聚合方法制备功能性薄膜材料的研究进展，重点探讨了气-液和液-液界面聚合技术在调控薄膜厚度、孔隙结构和化学功能方面的关键作用，并详细阐述了这些薄膜在传感、催化、分离和光学等领域的应用潜力。文章进一步分析了当前薄膜材料发展面临的挑战，并对未来研究方向进行了展望。
关键词：功能有机薄膜，界面聚合，多孔材料，传感，催化
01 文章内容简介
界面聚合法（IP）制备的功能薄膜因其独特的结构特点和巨大的应用潜力而备受关注。这些薄膜通常在气-液、液-液界面上制备，界面的限域效应创造了有利于聚合和薄膜形成的独特环境。在气-液界面聚合（ALIP）过程中，反应单体在缩聚之前在界面自组装，允许材料的受限生长。通过合理的选择构筑单元、调节单体浓度和反应时间，可以制备出大面积、自支撑、无缺陷、厚度和孔隙率可调的几十到几百纳米厚度的薄膜。这些薄膜具有良好的粘附性、优异的机械稳定性，在分离技术、光学、催化和环境保护方面的发挥着重要的作用。液-液界面聚合（LLIP）进一步扩大了可用于薄膜制备的构筑单元的可选择性。两种互不相溶的液体之间的界面为处于两相的反应分子提供了一个理想的反应平台，促进了具有丰富孔隙率的大面积、均匀、自支撑薄膜的生长。薄膜的物理化学性质可以通过对构筑单元分子结构的理性设计、调控单体浓度和反应时间来实现调控，这将推动功能薄膜的制备和应用。
本述评介绍了我们课题组通过ALIP和LLIP方法在功能薄膜制备和应用方面取得的最新研究进展。首先讨论了通过希夫碱和Katritzky反应制备了功能性薄膜。此外，介绍了薄膜在荧光和比色传感、吸附、分离、催化、软致动器、柔性表面增强拉曼散射衬底和非线性光学等方面的应用。最后，针对目前高性能薄膜制备和应用所面临的挑战，对界面限域方法制备薄膜的未来研究方向进行了展望，旨在推动具有独特物理化学性质的薄膜的创新。
02 AMR：您选择该领域的初心是？
作者团队：
功能有机薄膜材料的独特之处源于分子在界面上的精确组装与可控聚合，通过气-液或液-液界面的限域反应制备自支撑薄膜材料。以界面聚合技术为代表的薄膜制备方法，兼具可调控的厚度、孔隙率和化学功能性，为开发高性能薄膜材料提供了全新途径。基于此，我们希望探索界面限域条件下的动态聚合机制，揭示薄膜结构与性能之间的构效关系，以期深入理解薄膜材料在传感、分离、催化等领域的应用潜力，并推动其在柔性电子、环境治理等领域的创新应用。
03 AMR：请和大家分享一下这个领域可能会出现的研究机会！
作者团队：
从分子单体的界面聚合到宏观自支撑薄膜材料的制备，需要跨越多个尺度与维度。核心的科学问题包括：如何精确调控界面聚合动力学，实现从分子反应到薄膜生长的有序组装与可控构筑；如何在薄膜材料中构建特定功能结构（如智能响应、分子识别），并揭示其“结构-性能-应用”的内在关联与调控机制。这些关键科学问题的突破将为功能性薄膜材料的设计、规模化制备与跨领域应用提供重要机遇。
04 AMR：您对该领域的发展有何愿景？
作者团队：
多学科协同创新是现代科研的核心驱动力，也是功能性薄膜领域突破的关键所在。通过结合界面科学、材料科学、微纳制造和人工智能等多学科优势，深入揭示界面聚合的分子机制与薄膜生长的动态规律，有望实现从基础研究到产业应用的跨越式发展。这种交叉融合不仅能为新型薄膜材料的理性设计提供理论支撑，更能为柔性电子、智能传感等领域带来革命性突破，最终实现“分子设计-界面调控-功能实现”的全链条创新。
作者团队简介
房喻，陕西师范大学教授，中国科学院院士。现任国家教材委员会委员，中国化学会常务理事，中国化学会应用化学学科委员会副主任，西安市科协主席，陕西省科普作家协会理事长，JPC Letters、Research、Responsive Materials、Advances in Colloid and Interface Science、《物理化学学报》和《化学进展》等期刊顾问编委或编委。主要从事功能表界面与分子材料研究，被国际同行誉为“国际薄膜荧光传感领域的领军人物”。提出了用于敏感薄膜创新制备的单分子层化学策略、分子凝胶策略和组合设计思想，揭示了adlayer效应。发明了“叠层式”传感器结构，研制了爆炸物、毒品薄膜荧光传感器和探测装备，独立撰写了《薄膜基荧光传感技术与应用》，率先将分子凝胶研究拓展至凝胶乳液体系，突破了传统凝胶乳液分散相体积分数限制，发展了轻质高强高分子泡沫材料软模板制备工艺。融合分子凝胶理论，解决了凝胶推进剂雾化困难和高能量密度材料长期悬浮稳定化等关键问题。
刘小燕，陕西师范大学化学化工学院副教授。2015年获得瑞典皇家理工学院博士学位。随后，在丹麦科技大学化学学院和隆德大学物理化学系从事博士后研究工作。目前，主要从事纳米颗粒界面自组装行为、表面润滑、功能聚合物等方面的研究。
罗艳，陕西师范大学化学化工学院博士研究生，2020年于陕西师范大学获得学士学位。目前主要研究方向为功能多孔有机薄膜的制备及其在荧光传感和光学材料中的应用。
扫码阅读房喻院士团队的精彩Account文章：
Functional Thin Films: From Interfacial Preparation to Applications
Yan Luo, Xiaoyan Liu*, Yu Fang*
原文链接：
https://doi.org/10.1021/accountsmr.4c00400
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