聚合物接枝于无机纳米粒子表面可以有效提高其胶体稳定性，并赋予其更多的功能，在表面催化、等离子体增强荧光/拉曼等领域中起到重要作用。线性聚合物往往通过其端基官能团修饰于无机纳米粒子表面，但这种“锚点式”的接枝方式不可避免地降低了纳米粒子表面与溶液中其它分子的接触能力，进而影响其应用性能。

与线型聚合物不同的是，二维聚合物具有独特的单层网络结构以及由此带来的新功能。将二维聚合物稳定修饰于无机纳米粒子表面，可以利用二维聚合物拓扑结构的特性优化纳米粒子与溶液中其它分子接触的能力。然而，目前二维聚合物的制备通常需要在表面先吸附单层的单体、促使其结晶、再引发聚合，条件比较苛刻、过程相对繁琐，限制了其在纳米粒子高曲率表面的吸附与聚合。因此，如何在高曲率的无机纳米粒子表面形成单层二维聚合物网络，始终是一个具有挑战性但有重要价值的问题。

近日，吉林大学的刘堃教授和吕中元教授合作，以调和纳米粒子胶体稳定性和表面通量的矛盾为目标，通过双子单体在纳米粒子高曲率表面的高效聚合，构建了二维聚合物锁附无机纳米粒子的新型接枝结构，开发了聚合物稳定表面修饰和功能化无机纳米粒子的新策略。

首先，作者通过两亲性双子单体MA-11-2-11-MA在纳米粒子表面自组装形成双层膜结构，再利用膜内的自由基聚合，实现了在高曲率的粒子表面原位构筑约4 nm厚的二维聚合物配体。这种方法具有一定的普适性，可以被应用于在一系列不同尺寸、材质和形貌的纳米粒子表面构筑二维聚合物配体，有效提高了纳米粒子的胶体稳定性。同时，二维聚合物配体具有高度交联的性质和优异的化学稳定性，即使在无机纳米粒子被强酸强碱完全刻蚀后，二维聚合物配体仍能保持原有的尺寸和形貌。

同时，耗散粒子动力学（DPD）模拟结果也表明，二维聚合物结构的高稳定性和形貌保持能力来自于其高度交联的网络结构。进一步的DPD模拟研究揭示，二维聚合物重复单元的不同组分在层中有序排布，并且在纳米粒子表面构筑二维聚合物网络的极限半径与二维聚合物的厚度相对应。

得益于二维聚合物独特的网络结构，作者通过选择性刻蚀二维聚合物包覆的核-壳纳米粒子，构筑了纳米粒子-二维聚合物yolk-shell结构；在这样的yolk-shell结构中，二维聚合物与包覆的纳米粒子不存在直接的键连作用，而是通过机械力锁附于纳米粒子表面。这样的yolk-shell结构不仅表现出良好的配体稳定性和形貌保持能力，还具有较高的表面通量，比其它聚合物接枝结构表现出更高的纳米粒子催化活性。

作者还通过共聚的方式在高曲率二维聚合物中引入功能化分子（罗丹明B），不仅解决了由于残留十六烷基三甲基溴化铵所造成的金纳米棒生物毒性问题，还实现了对金纳米棒的高效荧光修饰，进而可用于细胞成像。

该工作为二维聚合物用于纳米粒子表面修饰和功能化开辟了新的道路。