Les molécules peuvent copolymériser pour former des chaînes composites plus longues; il s'avère que des nanoparticules appelées particules colloïdales peuvent également se copolymériser pour former des nanostructures hybrides. Le fait que ces réactions se produisent de manière très similaire n'est pas évident, mais cela pourrait être utilisé pour réaliser des études fondamentales sur les réactions de copolymérisation. Cependant, les polymères colloïdaux sont principalement utiles pour le développement de nanosystèmes très complexes. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe de chinois, Canadien, et des chercheurs américains ont présenté un rapport sur la copolymérisation de nanotiges d'or de différentes tailles ainsi que de nanotiges d'or et de palladium.
Les polymères constitués de nanoparticules métalliques sont particulièrement intéressants en raison de leurs plasmons – oscillations quantifiées de densité de porteurs de charge résultant de l'excitation collective d'électrons libres à des oscillations de plasma. De longues chaînes de nanoparticules métalliques connues sous le nom de polymères plasmoniques présentent de fortes interactions entre les plasmons des blocs de construction individuels. Leurs propriétés optiques peuvent être contrôlées au moyen de facteurs tels que le degré de polymérisation, la taille des nanoparticules, ou la distance entre les particules. Chaînes de copolymères à base de nanoparticules de différentes tailles, les formes et les compositions sont encore plus intéressantes car elles offrent un autre degré de liberté dans le réglage des propriétés (et potentiellement, conduisant à de nouvelles propriétés) des polymères plasmoniques. Les applications potentielles pourraient inclure des puces informatiques plus petites, nanoantennes et capteurs améliorés, et un traitement optique amélioré des données.
Les chercheurs de l'Université de Jilin (Chine), l'Université de Toronto (Canada), et l'Université de Caroline du Nord (États-Unis) ont maintenant développé des méthodes pour appliquer des stratégies allant de la copolymérisation moléculaire (la polymérisation de différents monomères ensemble) au co-assemblage de nanotiges de différentes tailles et compositions. Dirigé par Kun Liu et Eugenia Kumacheva, l'équipe utilise des nanotiges d'or avec des chaînes de polystyrène aux extrémités comme blocs de construction. L'ajout d'eau au solvant organique contenant une suspension des nanotiges provoque les extrémités polystyrène, qui ne sont que peu solubles dans l'eau, se lier étroitement ensemble, reliant les nanotiges en longues chaînes polymères. Cette approche a été étendue au co-assemblage de copolymères aléatoires et séquencés de nanotiges d'or de différentes longueurs ainsi que de copolymères aléatoires de nanotiges d'or et de palladium. (Les copolymères aléatoires contiennent différents monomères dans un ordre aléatoire; dans un copolymère séquencé, la chaîne polymère contient des domaines plus grands de l'un ou l'autre monomère.)
Les chercheurs ont pu établir un modèle pour les réactions qui ont confirmé et étendu les théories cinétiques établies pour les réactions de copolymérisation moléculaire par étapes. Les polymères colloïdaux obtenus fournissent également un excellent système modèle pour l'étude fondamentale des propriétés plasmoniques telles que les modes spéciaux résultant de l'asymétrie des nanostructures avec des composants irrégulièrement distribués.
