一种新的全干聚合技术使用反应性蒸汽来制造具有增强性能的薄膜，例如机械强度、动力学和形态。与传统的高温或基于溶液的制造相比，合成过程对环境更温和，并可能导致微电子，先进电池和治疗剂的改进聚合物涂层。

“这种可扩展的化学气相沉积聚合技术使我们能够制造新材料，而无需重新设计或改造整个化学成分。我们只是简单地添加一种'活性'溶剂，“康奈尔工程学院史密斯化学与生物分子工程学院助理教授Rong Yang说。“这有点像乐高。您与一个新的连接件组队。你现在可以建造一吨以前做不到的东西。

Yang与Sibley机械与航空航天工程学院助理教授Jingjie Yeo和材料科学与工程副教授Shefford Baker合作开展了该项目。

该小组的论文“引发化学气相沉积中的工程溶剂化用于控制聚合动力学和材料特性”，于9月<>日发表在Nature Synthesis上。主要作者为博士生陈鹏宇。Yang和Yeo是共同资深作者。

化学气相沉积(CVD)是半导体制造和计算机微芯片生产中用于制造无缺陷无机纳米层材料的常用工艺。由于该过程需要材料在数千度下加热，因此有机聚合物的效果不佳。CVD聚合技术，如引发CVD(iCVD)是为聚合物合成而开发的低温对应物。然而，这也是有限的，杨说，因为“多年来，人们已经成长到你可以用这种方法产生的化学的边界。

Yang的实验室研究气相沉积聚合物如何与细菌病原体相互作用，以及细菌如何反过来定植聚合物涂层，从船体中使用的油漆到生物医学设备的涂层。她和Chen试图通过借用传统溶液合成的概念来开发一种不同的方法来使CVD聚合物多样化：使用“神奇”溶剂，即惰性蒸汽分子，它不被掺入最终材料中，而是与前体相互作用，在室温下产生新的材料特性。

“这是一种古老的化学反应，但具有新的特征，”杨说。

在这种情况下，溶剂通过氢键与常见的CVD单体相互作用。“这是一种新颖的机制，尽管这个概念简单而优雅，”陈说。“在这个有趣的战略的基础上，我们正在开发一种强大且可推广的溶剂化工程科学。

Yang和Chen随后转向Yeo，他的实验室模拟了溶剂和单体相互作用背后的分子动力学，以及如何调整它们的化学计量或化学平衡。

“我们在分子尺度上区分了不同溶剂的影响，我们清楚地观察到哪些溶剂分子更倾向于与单体结合，”Yeo说。“因此，我们最终可以筛选出哪些乐高积木将能够最适合彼此。

研究人员将由此产生的薄膜带到了贝克的实验室，该实验室使用纳米压痕测试对其进行研究，发现溶剂化机制加强了材料。溶剂还导致聚合物涂层生长更快并改变其形态。

这种方法现在可以应用于各种甲基丙烯酸酯和乙烯基单体 - 基本上适用于任何具有聚合物涂层的东西，例如微电子中的介电材料，船体中的防污涂层以及废水处理中实现净化的分离膜。该技术还可以允许研究人员操纵药品的渗透性以控制药物释放。

“这为材料设计增加了一个新的维度。您可以想象各种溶剂可以与单体形成氢键并以不同的方式操纵反应动力学。或者，如果你正确设计分子相互作用，你可以将溶剂分子永久地掺入你的材料中，“杨说。“随着这种增加的自由度，未来有很多东西需要探索。