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    中国山东省济南市山大南路27号
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导师风采

【个人简介】

姓名:          宋东坡

出生年月:  19823

学历:       博士研究生

职称:          “齐鲁青年学者”教授(博士生导师)

单位:          高分子研究所

研究方向:  高分子可控合成、微结构可控的高分子材料及功能化

地址:         山东省济南市山大南路27

电话:         15762336679(微信)   

Email:        dongpo@sdu.edu.cn  


【学习及工作经历】

2017年10月至今: 山东大学化学与化工学院,教授;
2017年4月-2017年9月:英国剑桥大学化学系,博士后;
2012年2月—2017年1月:美国麻省大学高分子科学与工程系,博士后
2008年9月—2012年1月:中国科学院长春应用化学研究所,高分子化学与物理专业,理学博士;
2005年9月—2008年7月:吉林大学化学学院,有机化学专业,理学硕士;
2001年9月—2005年7月:曲阜师范大学化学学院,化学教育专业,理学学士

【主讲课程】


【研究领域和兴趣】

  • 新型高分子可控合成包括:可控自由基聚合和开环易位聚合等;
  • 高分子纳米复合材料的制备及光学性能研究包括:光子晶体和光学树脂等;
  • 多孔复合材料的制备及在传感器和能源存储方面的研究。

【主要论著】

  • 1.     Yue Gai, Dong-PoSong (Co-first author), Benjamin M. Yavitt, James J. Watkins “Polystyrene-block-Poly(ethylene oxide) Bottlebrush Block Copolymer Morphology Transitions: Influenceof Side Chain Length and Volume Fraction” Macromolecules 2017, 50,1503–1511.SCI,IF 5.554

    2.     Dong-Po Song, Aditi Naik,Shengkai Li,Alexander Ribbe, and James J. Watkins“Rapid,Large-Area Synthesis of Hierarchical Nanoporous Silica Hybrid Films on FlexibleSubstrates” J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 13473–13476.SCI, IF 13.038)(被Wiley和欧洲化学联合会的ChemistryWiews新闻报道:http://www.chemistryviews.org/details/news/9962211/Rapid_Production_of_Porous_Films.html

    3.     Dong-Po Song, Yue Gai,Benjamin M. Yavitt,Alexander Ribbe, SamuelGido,James J. Watkins “Structural Diversity and Phase Behaviorof Brush Block Copolymer Nanocomposites” Macromolecules2016,49, 6480–6488.SCI, IF 5.554

    4.     Dong-Po Song, Shiva Shahin, WantingXie,Soroush Mehravar, Xiaohui Liu, Cheng Li, Robert A. Norwood, Jae-Hwang Lee and James J.Watkins “Directed Assembly ofQuantum Dots Using Brush Block Copolymers for Well-Ordered Nonlinear OpticalNanocomposites” Macromolecules2016, 49,5068–5075.SCI, IF 5.554

    5.     Dong-Po Song, Cheng Li, Wenhao Li, James J. Watkins “Block CopolymerPhotonic Nanocomposites with High Refractive Index Contrast for One-StepPhotonics” ACS Nano2016, 10, 1216–1223.SCI,IF 13.334

    6.     Dong-Po Song,Cheng Li, Nicholas S. Colella, Wanting Xie, Shengkai Li,Xuemin Lu, Samuel Gido, Jae-Hwang Lee,JamesJ. Watkins“Large Volume Self-Organization of Polymer/Nanoparticle Hybrids withMillimeter Scale Grain Sizes using Brush Block Copolymers” J. Am. Chem.Soc.2015, 137,12510−12513.SCI, IF 13.038

    7.     Dong-Po Song, Ying Lin, Yue Gai, NicholasS. Colella, Cheng Li, Xiao-Hui Liu, Samuel Gido, James J. Watkins “ControlledSupramolecular Self-Assembly of Large Nanoparticles in Amphiphilic Brush BlockCopolymers” J. Am. Chem. Soc.2015, 137,3771−3774. SCI, IF 13.038

    8.     Dong-Po Song, Cheng Li, Nicholas S. Colella, Xuemin Lu,Jae-Hwang Lee, James J. Watkins“Thermally tunable metallodielectric photonic crystals from the self-assemblyof brush block copolymers and gold nanoparticles” Adv. Opt. Mater. 2015, 3, 1169−1175. SCI,First IF 5.188

    9.     Dong-Po Song, Xinyu Wang, Ying Lin, James J. Watkins “Synthesis andControlled Self-Assembly of UV-Responsive Gold Nanoparticles in Block CopolymerTemplates” J. Phys. Chem. B 2014, 118, 12788−12795. SCI,IF 3.187

    10.  Dong-Po Song, Xin-Cui Shi, Yong-Xia Wang, Ji-Xing Yang,Yue-Sheng Li “Ligand Steric and Electronic Effects on beta-Ketiminato NeutralNickel(II) Olefin Polymerization Catalysts” Organometallics 2012, 31, 966–975. SCI, IF 4.186

    11.  Dong-Po Song, Hong-Liang, Mu, Xin-Cui Shi, Yan-Guo Li,Yue-Sheng Li “Functionalization of vinylic addition polynorbornenes viaefficient copolymerization of norbornene using Ni(II)-Me complexes” J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 2012, 50, 562–570.SCI,IF 3.113

    12.  Dong-Po Song, Yong-Xia Wang, Hong-Liang Mu, Bai-Xiang Li,Yue-Sheng Li “Observations and Mechanistic Insights on Unusual Stability ofNeutral Nickel Complex with Sterically Crowded Metal Center”Organometallics 2011, 30,925–934. SCI,IF 4.186

    13.  Dong-Po Song,Ji-Qian Wu, Wei-Ping Ye, Hong-LiangMu, Yue-Sheng Li “Accessible, Highly Active Single-Component β-KetiminatoNeutral Nickel(II) Catalysts for Ethylene Polymerization” Organometallics2010, 29, 2306–2314. SCI, IF 4.186

    14.  Dong-Po Song,Wei-Ping Ye, Yong-XiaWang, Jing-Yao Liu, Yue-Sheng Li “Highly Active Neutral Nickel(II) Catalysts for EthylenePolymerization Bearing Modified β-Ketoiminato Ligands” Organometallics 2009, 28, 5697–5704.SCI,IF 4.186

    15.  Dong-Po Song, Yan-Guo Li, Ran Lu, Ning-Hai Hu, Yue-sheng Li“Synthesis and characterization of novel neutral nickel complexes bearingfluorinated salicylaldiminato ligands and their catalytic behavior for vinylicpolymerization of norbornene” Appl. Organometal. Chem.2008, 22, 333–340.SCI, IF 2.452

    16.  Dong-Po Song, Aditi Naik, Yiliang Zhou, Shengkai Li, AlejandroBriseno, Kenneth Carter, and James J. Watkins “Rapid andScalable Fabrication of Functional Mesoporous Carbon Films usingSub-Millisecond Photothermal Carbonization on Flexible Polymer and Foil Substrates” To be submitted.

    17.  Benjamin M. Yavitt, Yue Gai, Dong-Po Song, H. Henning Winter, James J. Watkins “HighMolecular Mobility and Viscoelasticity of Bottlebrush Diblock Copolymer Melts” Macromolecules 2017, 50, 396–405.SCI, IF 5.554

    18.  Yue Gai, Ying Lin, Dong-PoSong, Benjamin M. Yavitt, and James J. Watkins “Strong Ligand–Block CopolymerInteractions for Incorporation of Relatively Large Nanoparticles in OrderedComposites”Macromolecules2016, 49, 3352–3360.SCI, IF 5.554

    19.  Hongliang Mu, Li Pan, Dongpo Song, Yuesheng Li “Neutral Nickel Catalysts forOlefin Homo- and Copolymerization: Relationships between Catalyst Structuresand Catalytic Properties”Chem. Rev. 2015, 115, 12091–12137.SCI,IF 37.369

    20.  Hong-liangMu, Wei-Ping Ye,Dong-Po Song, Yue-Sheng Li “Highly ActiveSingle-Component Neutral Nickel Ethylene Polymerization Catalysts: TheInfluence of Electronic Effects and Spectator Ligands” Organometallics 2010, 29,6282–6290.SCI, IF 4.186

    21.  Miao Hong, Wei-Ping Ye, Li Pan,Dong-Po Song, Yue-Sheng Li "Facile,Efficient Functionalization of Polyethylene via Regioselective Copolymerizationof Ethylene with Cyclic Dienes" J.Polym. Sci., Polym. Chem. Ed. 2010, 48, 1764-1772.SCI, IF 3.113


【科研项目】

  •  “齐鲁青年学者”特聘教授科研启动经费, 2017-2022年,在研、主持

【科研成果】

  • 在高分子自组装、光子晶体、多孔复合材料(包括石墨纳米纤维)的工业化制备等领域取得了一系列前沿性的科研成果,在一流国际期刊发表SCI论文25其中已发表第一作者论文15篇包括JACS3篇)、ACSNano1篇)、Macromolecules3篇)、Organometallics4篇)、Adv. Opt. Mater.1篇)等。近3年来发表了12篇高水平论文,第一作者论文9篇(4IF>138IF>5)。这些成果发表后受到同行的广泛关注,被Chem. Rev.JACSACS Nanomacromolecules等高水平期刊大篇幅正面评述,2005年诺贝尔化学奖获得者Robert H Grubbs教授撰写的专题评述大篇幅介绍了这些成果(Macromol. Rapid Commun. 2017, DOI: 10.1002/marc.201700058)。其中1篇发表在期刊J. Am.Chem. Soc. 2016,138, 13473–13476ChemistryWiews新闻亮点介绍(ChemistryWiews, “Rapid Production of Porous Films” Oct.19, 2016.),并以此系列成果申请了2项美国专利(US patents申请号:62/37700362/452087)。该技术属于国际首创,在柔性电极膜材料的工业化制备方面有巨大应用潜力和经济效益,原实验组正以美国自然基金委的多层级制造中心为平台(NSF Center for Hierarchical Manufacturing)进行该项技术小规模应用试验。

    首次系统研究了基于分子刷的复合材料微结构控制和材料物理性能。该系列研究突破了本研究领域的诸多瓶颈,从而开创了一个新研究方向。研究表明,与传统的线性高分子相比,分子刷有众多优势:1. 自组装快 (几分钟VS几天),实现了复合材料的大量快速制备;2. 微结构形貌和尺寸大而可调(几百纳米 VS几十纳米),实现了与可见光的相互作用如光子晶体;3. 无机功能材料含量高(80%以上VS 5-20%),首次实现了对材料物理性能的大范围调控,如介电常数和折射指数等;4. 宏观长程有序(提高109倍以上),赋予了复合材料各向异性物理性能,可用于超材料的制备等。此外,以该类聚合物为模板成功制备了多孔复合材料,并开创性的利用脉冲光加热技术实现了毫秒内大面积制备介孔膜,包括二氧化硅或碳复合材料(包含石墨纳米纤维)。这种新技术克服了传统方法需要长时间高温处理的弊端,实现了直接在聚合物和金属柔性基底上的大面积制备,为柔性电子性器件的工业化制造提供了可行的方法,如使用roll-to-roll 技术等。

    1.      刷状嵌段共聚物分子结构与复合材料形貌控制

    高分子复合材料的物理性能很大程度上决定于其微结构,因此通过对微结构的精准控制可实现对物理性能的精确调控。该部分工作从聚合物分子结构入手来调控复合材料的形貌,通过改变刷状嵌段聚合物分子侧链的长度来调节分子骨架的柔性及分子对称性,从而达到对材料形貌的控制。此外,复合材料的形貌及性能还可以通过调节加入纳米粒子的大小来实现。而利用传统的线性共聚物只能实现10纳米以下无机粒子的有序排布,这在很大程度上限制了材料的物理性,如贵金属粒子的局域电子表面共振效应等。以分子刷为模板则可轻松突破上述限制,从而大大扩展了复合材料的应用范围。近年来已有4第一作者论文发表。Macromolecules 2017, 50, 1503–15112016,49,6480–6488J. Am. Chem. Soc.2015, 137,3771−3774J. Phys. Chem. B 2014, 118, 12788−12795.

    对于传统的线性嵌段共聚物而言,自组装形成微结构的有序体积只局限于几百纳米的范围内,成为制约其迈向实际应用的瓶颈。通过对分子结构的调控实现了宏观尺寸上的有序性,有序体积提高了109倍以上,有巨大潜力应用于微电子和光学器件的制作等。这类聚合物材料在加热仅数分钟后就可达到上述的宏观有序性,无需外力诱导,大大降低了能耗。此外,以该分子刷为模板成功制备了高度有序的有机/无机复合材料,功能粒子的含量高达76%质量分数(J. Am. Chem. Soc.2015, 137,12510−12513)。该系列成果刚发表就受到了同行的广泛好评Polymer 2016, 98, 389)。

    2.     有机/无机高分子复合材料在光学领域的应用

    传统复合材料鲜用于光学领域,主要是由于添加剂尺寸过大及自聚集导致的光损失等问题。因此要实现复合材料应用于光学器件就必须克服两大难题:一是无机功能材料的尺寸要远远小于可见光波长范围;二是能将大量的无机材料均匀的分散到聚合物介质中。通过对无机纳米粒子进行表面修饰来大大增强纳米粒子与高分子之间的亲和力,通过粒子表面配体与两亲性分子刷亲水相的强氢键作用来实现将粒子选择性的吸附到亲水相中,进一步利用共聚物的相分离来制备具有良好微结构的高分子纳米复合材料。在保持良好微结构及分散性的前提下,无机纳米粒子在亲水相里的质量分数可达80%以上,从而实现了对物理性能的大范围调控,具有广阔的应用前景。以此为基础,申请人通过对微结构的精准控制成功制备了高折射指数差别光子晶体涂层(ACS Nano 2016, 10, 1216–1223)可温控的金属/介电复合光子晶体(Adv. Opt. Mater. 2015, 3, 1169−1175)和高效的非线性光学材料(Macromolecules 2016, 49, 5068–5075)。该系列复合材料兼具有高分子的良好可塑性和无机材料的功能性。目前在与剑桥大学合作致力于研发高分子光子晶体,期望其作为绿色安全的新材料替代传统染料,实现在各个领域的应用,如滤光片、光学传感器、防伪标识、智能涂层等。

    3.     基于分子刷模板的介孔复合材料及脉冲光加热技术

    含有各种功能纳米粒子的介孔复合材料具有巨大的表面积、优异的化学耐受性和良好的导电性如介孔碳材料,这类复合材料在催化、分离提纯、能量转化与存储、传感器等方面有重要的用途。传统方法合成无机介孔膜不但需要繁琐的步骤,而且需要将样品在高温下(>600 oC)长时间(几个小时)加热来实现,这带来很多弊端如:成本高、耗时长、多步法导致的复合材料纳米粒子分布不均匀等。再者,长时间高温加热会限制基底为耐高温的材料如晶体硅,导致无法在柔性基底上工业化制备柔性器件如使用roll-to-roll技术等,这几乎成为多孔膜迈向实际应用不可逾越的鸿沟。在这部分工作中,将分子刷的快速自组装和亚毫秒脉冲光加热技术相结合,实现了在聚合物或金属基底上大面积制备介孔氧化硅或碳的复合材料膜,与roll-to-roll技术有良好的兼容性。该项发明具有巨大的应用价值,特点如下:a)溶液加工,可利用各种涂层制备技术如blade coating, inject printing等;b) 基底可以是金属如铝箔、镍箔等,或是聚合物如PET等;c) 功能粒子根据需要可调,如金或氧化铁粒子等;d) 大面积介孔膜可以在数秒钟内完成制备;e) 制备的碳膜中含有大量的石墨纳米纤维。因此该成果具有巨大潜力应用于工业化制备能源存储和生物检测的电极等J. Am. Chem. Soc. 2016,138, 1347313476USpatents 申请号:62/37700362/452087)。

【所获专利】

  • 2016年, "RAPID AND LARGE AREA FORMATION OF POROUS MEDIA ANDDEVICE LAYERS",申请美国专利62/377003;
  • 2017年,"GRAPHITIC MULTI-LAYER STRUCTURES AND METHODS OF MAKINGTHE SAME",申请美国专利62/452087



     

【联合培养情况】

  •  与美国麻省大学高分子系James Watkins教授和英国剑桥大学化学系Silvia Vignolini教授有良好的合作关系,未来联合培养研究生。

【拟招收研究生情况】

  •  2018年本课题组欲招生1名博士和2名硕士,欢迎具有化学、物理或材料背景的同学加入;
  • 同时热烈欢迎本科生毕业论文、博士后和交流学者加入课题组开展有趣的研究。
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