Molekyler kan sampolymerisera för att bilda längre sammansatta kedjor; det visar sig att nanopartiklar som kallas kolloidala partiklar också kan sampolymerisera för att göra hybridnanostrukturer. Det faktum att dessa reaktioner inträffar på ett mycket liknande sätt är inte uppenbart, men detta skulle kunna användas för att utföra grundläggande studier av sampolymerisationsreaktioner. Dock, kolloidala polymerer är främst användbara för utveckling av mycket komplexa nanosystem. I journalen Angewandte Chemie , ett team av kineser, kanadensiska, och amerikanska forskare har presenterat en rapport om sampolymerisation av guldnanorods av olika storlekar samt guld- och palladiumnanorods.
Polymerer gjorda av metallnanopartiklar är särskilt intressanta på grund av deras plasmoner – kvantiserade laddningsbärardensitetssvängningar som är resultatet av den kollektiva exciteringen av fria elektroner till plasmaoscillationer. Långa kedjor av metallnanopartiklar, kända som plasmoniska polymerer, visar starka interaktioner mellan plasmonerna i de enskilda byggstenarna. Deras optiska egenskaper kan kontrolleras med hjälp av faktorer som graden av polymerisation, storleken på nanopartiklarna, eller avståndet mellan partiklar. Sampolymerkedjor tillverkade av nanopartiklar med olika storlekar, former och kompositioner är ännu mer intressanta eftersom de erbjuder en annan grad av frihet när det gäller att justera egenskaperna (och eventuellt, leder till nya egenskaper) hos plasmoniska polymerer. Potentiella applikationer kan inkludera mindre datorchips, förbättrade nanoantenner och sensorer, och förbättrad optisk databehandling.
Forskarna från Jilin University (Kina), University of Toronto (Kanada), och University of North Carolina (USA) har nu utvecklat metoder för att tillämpa strategier från molekylär sampolymerisation (polymerisation av olika monomerer tillsammans) till sammontering av nanorods av varierande storlek och sammansättning. Leds av Kun Liu och Eugenia Kumacheva, teamet använder guld nanorods med polystyrenkedjor på ändarna som byggstenar. Tillsats av vatten till det organiska lösningsmedlet som innehåller en suspension av nanoroderna orsakar polystyrenändarna, som endast är dåligt lösliga i vatten, binda tätt ihop, förbinder nanoroderna till långa polymerkedjor. Detta tillvägagångssätt utvidgades till sammontering av slumpmässiga och blocksampolymerer av guld nanorods av olika längd samt slumpmässiga sampolymerer av guld och palladium nanorods. (Slumpmässiga sampolymerer innehåller olika monomerer i en slumpmässig ordning; i en blocksampolymer innehåller polymerkedjan större domäner av antingen den ena eller andra monomeren.)
Forskarna kunde etablera en modell för reaktionerna som bekräftade och utökade etablerade kinetiska teorier för molekylära stegvisa sampolymerisationsreaktioner. De kolloidala polymererna som erhålls ger också ett utmärkt modellsystem för grundläggande undersökning av plasmoniska egenskaper såsom speciella lägen som är resultatet av asymmetrin hos nanostrukturer med oregelbundet fördelade komponenter.
