Polymer/inorganic hybrid nanomaterials has been intensively studied to combine various properties which are complementary to each other. The spatial alignment is one of the critical factors determining the integrated performance of hybrid materials as well as their respective properties. Recently, using the co-assembly of polymer chains and inorganic particles induced by solvent evaporation process within emulsion droplet is of great interest due to the advantages including the tunability and simplicity. Yet the research on the ligand controlled spatial alignment of inorganic nanoparticles under three-dimensional confined block copolymer matrix was limited by the enthalpic terms. Long polymeric ligands provide distinct advantages of introducing new entropic effects to the system. Here we show the formation of hierarchically stacked gold nanoparticle layers within the polystyrene-block-poly (4-vinylpyridine) block copolymer particles by utilizing the entropic contribution of long polymeric ligand coated on the surface of Au nanoparticles in the solvent evaporative emulsion system. The gold nanoparticles preferentially incorporated into the inner PS domains, forming Au monolayers from inside out. The volume fraction of Au NPs and the diameter of the hybrid particle are two critical parameters for controlling the number of Au NP layers. Interestingly, the layered structures couldn’t be observed when the molecular weight of the PS ligands is too small, which emphasizes the role of entropic contribution attribute to the long polymeric ligands.
고분자 / 무기 하이브리드 나노 물질은 상호 보완적인 다양한 특성을 결합할 수 있어서 집중적으로 연구되어왔다. 공간 정렬은 하이브리드 재료의 통합 성능과 각 속성을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 최근에, 유화액 방울 내에서 용매 증발 공정에 의해 유도 된 고분자 체인과 무기 입자의 공동 조립체를 사용하는 방법은 동조성 및 편리성 때문에 많은 관심을 끌었다. 그러나 삼차원 제한 블록 공중 합체 매트릭스에서 무기 나노 입자의 리간드 제어 공간 정렬에 관한 연구는 엔탈피 조건에 의해 제한되어 있다. 긴 폴리머 리간드는 시스템에 새로운 엔트로피 효과를 도입할 수 있다. 본 연구에는 에멀전 증발 시스템에서 금 나노 입자 표면에 코팅 된 긴 폴리머 리간드의 엔트로피 기여를 이용하여 폴리스티렌 - 블록 - 폴리 (4- 비닐 피리딘)블록 공중 합체 입자 내에 계층 적으로 적층 된 금 나노 입자 층의 형성을 보여줬다.금 나노 입자는 우선적으로 내부 폴리스티렌 도메인에 위치하여 내부에서 금 단일 층을 형성한다. 금 나노 입자의 부피비와 블록 하이브리드 입자의 직경은 금 단일 층의 수를 제어하기위한 두 가지 중요한 변수이다.이런 층 구조는 폴리스티렌 리간드의 분자량이 너무 작 으면 형성 될 수 없다. 이것은 긴 중합체 리간드에 대한 엔트로피 기여의 역할이 필수이기 때문이다.
