陳根：新型智能材料，具有諸多應用前景_風聞

文/陳根

在新材料層出不窮的時代，智能材料依舊佔有重要地位。智能材料是20世紀90年代迅速發展起來的一類新型複合材料，具有較高的感知能力和驅動功能。其可以被用於自我修復的手機屏幕，或者會變形以獲得更好氣動性能的飛機機翼，以及具有針對功能的藥物輸送等。

其中，使用智能材料將藥物輸送到體內的特定目標，對於像癌症這樣的疾病治療尤為重要，因為智能材料只有在檢測到癌細胞的存在時才會釋放藥物載荷，從而使得健康細胞不受傷害。

近日，新加坡國立大學（NUS）先進二維材料中心（CA2DM）的研究人員創造了一類新的智能材料。其****具有二維（2D）材料的結構，但表現得像電解質，這使它有希望成為一種在體內輸送藥物的新方式。

在物理學中，二維材料是一種存在於單層原子中的固體材料。它可以被認為是一個原子薄片，有特定的高度和寬度，但沒有實際的深度；在電化學中，電解質是一種物質，它溶解於溶劑（如水）時會產生導電的懸浮液。

像傳統的電解質一樣，該材料在不同的溶劑中解離其原子，並變得帶電。此外，這些材料的排列可以由外部因素控制，如pH值和温度，這是定向藥物輸送的理想選擇**。**通過改變懸浮液的pH值，研究人員證明了二維電解質片有能力捲起成卷軸狀排列，這與帶電聚合物從分子鏈過渡到球狀物體的方式相似。

研究人員通過使用有機分子作為反應性物種，向石墨烯和二硫化鉬（MoS2）等二維材料添加不同的功能，讓該材料同時具有二維結構和電解質特性。另外，該智能材料添加了****不同的化學基團，在溶劑中帶正電或負電，其電子特性受形態構象的控制。

值得一提的是，二維電解質的方向還可以通過調整外部條件而可逆地改變。該材料表面電荷之間的電斥力會使其被鋪成一張平面，通過改變懸浮液的pH值、温度或離子濃度，可以使二維電解質片的變形能力和形成卷軸狀排列。這些卷軸方向直徑較小，可以被描述為一維（1D），通過改變外部條件可以實現二維到一維的轉變**。**

這裏，可以把二維電解質看作是一維電解質的高維類似物。聚電解質的重要例子包括許多生物相關材料，如DNA和RNA。當加入酸、鹼或鹽時，這些帶電的聚合物也會發生構象轉變，從一維的分子鏈轉變為零維的球狀物體，反之亦然。該二維電解質，與聚電解質類似，顯示出從二維到一維的可逆轉變。可以説，作為刺激性反應材料，它們適應於****最先進的技術。

該智能材料將物理學領域的二維材料和電化學領域的電解質結合了起來，為智能材料開闢了新的探索途徑。未來，該材料不僅在藥物精準輸送中具有廣闊前景，還有望實現自我組裝和交聯，形成納米纖維，應用於過濾膜和智能電子紡織品等方面。