正文:法国科学de Gennes在1991年其诺贝尔获奖致辞中,首次借用Janus一词描述同一颗粒两面具有不同的化学组成、形貌或性质,从此引发了Janus材料的研究浪潮,并成为具有特殊微、纳结构复合材料的研究前沿和热点领域之一。Janus材料的出现为纳米材料的制备、功能化及其构效性研究开辟了新的方向,其独特的结构不对称性使其在自组装、分子识别、表面活性剂和传感器等领域有着广泛的应用前景。然而,与已经成熟的球形Janus颗粒的研究相比,对具有微纳米尺度的二维Janus片状或者薄膜材料,特别是对二维Janus超薄膜材料的研究则十分滞后。相比于三维材料,二维材料有其独特的物理化学等各向异性的特征,如可大幅改变甚至调控异相催化过程中的化学反应动力学,但是尚缺少相应的组成、形貌及化学成分严格区分和微结构的精细调控等的方法。基于上述问题及前期的工作基础,我们制备了碳基薄膜表面单向接枝高分子刷的二维Janus杂化材料,将刺激响应高分子和导电碳基材料相结合使之协同发挥作用。我们运用界面自组装的方法制备了透明导电的碳纳米管(CNTs)超薄膜。进而通过自引发光接枝光聚合(SIPGP)的方法对碳基薄膜进行刺激响应高分子功能化修饰,研究其在传感器、晶体管领域的应用。我们采用界面自组装的方法,制备了大面积的多壁/单臂功能化的CNTs超薄膜(Figure1)。所制备的CNTs超薄膜可以任意转移到不同的液相环境中,并可根据需要制备出不同的尺寸和形状。同时,作为下一代电子产品的发展方向之一一柔性,我们可以简便易行的将超薄碳膜转移到柔性的衬底表面。扫描电镜表明,制备的碳纳米管超薄膜具有较为致密的结构,截面显示其厚度只有120-150 nm。由于羟基化的碳纳米管表面具有相对丰富的光活性官能团,我们可以通过自引发光接枝光聚合的方法进行单面刺激响应高分子的接枝,并保留其另一侧的导电特性。我们将高分子功能化的碳管超薄膜从基底蚀刻,光学照片表明,碳杂化薄膜具有很好的柔性和强度。将所制备的Janus碳纳米管杂化薄膜进行传感器的应用研究。为了证明刺激响应高分子与碳管协同发挥作用,纯碳管薄膜和聚甲基丙烯酸NN-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)单面接枝的碳管薄膜进行对比实验。所接枝的高分子对二氧化碳具有刺激响应特性,伏安特性曲线表明,都通入一定量的二氧化碳气体,纯碳管薄膜的电流变化值只有1.7倍,而Janus杂化材料的电流变化值有却变化了9倍。这是因为通入二氧化碳后,PDMAEMA发生了质子化,由于双电层的原因,对碳管内部的空穴载流子形成较强的抑制作用,导致电流值变小。而纯碳管薄膜由于只收到溶液中的质子的影响,电流变化值较小。利用此原理,我们所制备的二维Janus杂化材料将发挥其在传感、晶体管等领域的应用。实验结果有力的证明了利用超分子自组装可以简便高效的制备大面积导电碳基超薄膜,并能够选择性的单面接枝刺激响应高分子,所得到的二维Janus杂化超薄膜可使刺激响应高分子和碳基薄膜协同发挥作用,大大拓展其在传感、晶体管等领域的应用。