应胶体与界面化学研究所的邀请，德国柏林亥姆霍兹材料与能源中心Ralf Köhler博士于10月20日来我校进行学术交流。来访期间，biwn必赢院长、胶体与界面化学教育部重点实验室主任郝京诚教授等领导老师与客人就科研、国际合作、博士生培养与就业、高精密大型仪器的使用等双方共同关注的问题进行了讨论。Köhler博士参观了重点实验室，并对胶化所的研究生进行了具体指导。

10月20日下午Köhler博士为biwn必赢师生作了一场聚电解质高分子膜层体系方面的前沿学术报告。题目是：Polyelectrolyte Brushes with Charge Gradient: A Neutron Reflectometry Study。

Köhler博士首先简单介绍了聚电解质、聚电解质多层膜和聚电解质刷，解释了通过原子转移自由基聚合在固体衬底上制备聚电解质分子刷薄膜的方法。该膜层具有机械强度高、吸附性和渗透性独特、及智能应激操控等优点，故可用于功能材料的表面改性，具有重要应用价值。

Köhler博士以聚电解质甲基丙烯酸二甲氨乙酯{poly-[2-(dimethylamino) ethyl meth-acrylate], PDMAEMA}分子刷为例，详细阐述了PDMAEMA分子在季铵化前后及季铵化的动态过程中的膜层微观结构变化和宏观性能变化。他巧妙地设计了实验，能够动态调控并观察一个膜片从一端到另一端的季铵化，并用中子反射研究了该聚电解质刷分子刷膜层厚度的梯度变化。由于从膜层一端均匀到达另一端的季铵化仅需一分钟左右，远远小于扩散所需的数小时，因此气相扩散比液相扩散的季铵化机理更为合理。在调控方向即与固体基底平行的水平方向上散射长度密度(scattering length density, SLD)随季铵化程度的提高而增大，对应于分子刷电荷量的提高，因为氘代甲基的SLD较高；而与固体基底垂直的方向上分子刷的电荷分布非常均匀。分子刷厚度和含水量随季铵化而提高。完全季铵化的PDMAEMA刷由于分子链上正电荷的斥力，导致链完全舒展，在饱和水蒸汽气氛中充分水化膨胀。报告中Köhler博士给出简单原理及公式，比较了X射线反射和中子反射的差异。解释了如何通过电子密度的差异，准确得出分子排列结构信息，包括膜层密度、溶剂分子数目、分子链长度等。由于中子能够识别质子，使用氘代碘甲烷可以准确定位PDMAEMA的季铵化位置，从而给出膜层中横向和纵向不同位置处的电荷分布；同时保证氘代碘甲烷和非氘代碘甲烷膜层化学性质基本不变。

Köhler博士讲完精彩的学术报告后，回答了师生感兴趣的学术问题。

Köhler博士是张人杰博士2004年在马普胶体与界面科学研究所开展洪堡基金研究课题时结识的，具有扎实的数理基础和娴熟的实验技能。他在马普胶体与界面科学研究所/波茨坦系大学物理系师从H. Möhwald教授获得博士学位，先后在柏林工业大学和亥姆霍兹材料与能源中心开展研究工作。通过in-situ X-射线散射/反射、中子散射/反射等高精度研究手段对分子链上的电荷梯度、分子刷结构等问题进行了深刻研究，揭示了温度、离子强度、pH、湿度等条件改变时高分子膜层的宏观性能与分子排列之间内在联系的基本物理化学问题。在Adv. Colloid Interface Sci.、Nature Phys.、Macromolecules、Appl. Phys. Lett.等期刊发表了创新性论文，促进了抗菌、催化、传感等功能性膜层的发展。

Köhler博士来我校进行交流访问，开阔了我们研究聚电解质高分子膜层体系的研究思路，将提高我们研究功能超薄膜微观结构和动力学变化过程的能力；增进了双方了解，达到了预期目的。