“天下大事必作于细”，用这句话来形容在高分子纳米传感材料领域的科研工作最合适不过了。龚剑就是这样一位学者，他数年来在自己的科研岗位上兢兢业业，在纳米之间寻找突破，在高分子里开拓创新，在材料科学研究中取得了丰硕的成果。
　　出奇制胜 固相合成聚苯胺
　　在化学材料里，常温下的苯胺为液体化合物，所以2002年之前一直未有采用固相法合成聚苯胺的报道。传统的固相反应需要在高温下才能进行，然而，高温固相化学反应所合成的通常是热力学稳定产物，而动力学控制产物则往往只能在低温下存在，且动力学产物与热力学产物相比常常会表现出特殊的性质。通常导电聚苯胺是不具有荧光性质的，这是由于在导电聚苯胺结构中不仅有苯环、同时还有醌环结构存在，而醌环会对苯环的发光起到淬灭作用。为了能在固相法这种特殊条件下获得导电聚苯胺，龚剑等人通过低温冷冻苯胺，然后固相研磨，获得了第一个固相法合成的导电聚苯胺，而且这种方法合成的聚苯胺在具有导电能力的同时还具备了荧光发光性质，表明了“相分离”在聚苯胺结构中的存在。这一研究结果不但提供了一种苯胺聚合的新方法，而且对聚苯胺结构的认识以及其应用都具有重要的意义。目前，这种制备聚苯胺的固相合成法已被同行广泛采用，成为一种简便有效的聚苯胺制备法。
　　勇于挑战 制备聚苯胺晶体
　　一直以来，寻找恰当的方法制备聚苯胺晶体在纳米科学和技术上是一个挑战，因为导电高分子晶体存在热力学的不稳定性，很难获得。龚剑课题组利用单体及反应物间的低挥发性，设计了一种适应苯胺气相聚合的实验装置，并采用这种实验装置获得了第一个气相聚合法合成的聚苯胺树枝状晶体，确定了聚苯胺晶体沿[100]生长的单斜晶格结构，为从晶体学角度认识高分子聚苯胺结构提供了保证。这种方法的设计不仅为了解聚苯胺链的精细排列以及分子间相互作用本质提供了理论指导，更重要的是，它提供了设计和合成其它导电高分子晶体的一条通路，为导电高分子晶体的制备和实际应用提供了可能。
　　关注民生 开发气敏器件材料
　　在气敏器件材料的研究中，龚剑也取得了很大突破。气敏器件是一种对气体敏感而导致自身性质发生变化的气体传感器，随着物质生活水平的提高以及对健康重要性的逐步认识和重视，人们对生产、生活中有害气体的防患意识也逐渐加强。研究制备能为广大群众生活所需要的、廉价的、灵敏度高的实用气体检测产品，对人民生活水平的提高以及国民经济的发展都有重要的意义。
　　目前，半导体中p-n结的利用为提高气敏器件的气敏能力研究提供了重要的理论基础，但目前所有报道的包含p-n结的聚苯胺/金属氧化物复合材料都是基于金属氧化物纳米颗粒在聚苯胺中的分散，由于相对于这些金属氧化物，掺杂态聚苯胺的导电能力远远高于它们，因此，电子只通过聚苯胺形成回路，实际上的p-n结并没有起到其相应的作用。相反，如若是纳米聚苯胺能被分散在这些金属氧化物半导体材料中，则由于二者导电能力的不同，电子就会由金属氧化物经p-n结流经聚苯胺，此时p-n结才能够被利用而起到开关的作用。基于这一思考，龚剑及其课题组对此进行了初步研究。通过简单的原位聚合吸附作用，获得了纳米聚苯胺在二氧化钛纤维表面的分散复合材料，证实了p-n结的存在以及作为气敏开关的可行性，氨气灵敏度从ppb提高到了ppt浓度，所制备的聚苯胺纳米颗粒镶嵌的二氧化钛纤维材料的氨气敏感浓度达50 ppt，为目前所有报道的聚苯胺纳米气体传感的最低检测浓度，相应研究结果被J. Phys. Chem. C杂志报道。这为研究制备高灵敏度和再生能力强的聚苯胺/金属氧化物异质结气敏材料提供了理论依据和实验基础，同时也为聚苯胺在气敏器件中的实际应用提供了可行。
　　“牵线搭桥”
　　寻找光敏材料试验新途径
　　光敏材料是紫外光探测器、光电二极管、光电开关，太阳能电池等器件的心脏材料。为了提高这些材料的光敏能力，人们发现了一种利用具有强光吸收能力的有机高分子进行表面修饰的方法。通常这种方法能够使光敏材料的光电流提高几个数量级。然而，目前现有的具有光敏能力的半导体材料有限，这极大地限制了器件中材料的选择。
　　在此背景下，龚剑及课题组通过材料表面功能化提高其光电流的原理分析，认为既然有机高分子实际上是作为“桥”来提供电子从价带跃迁到导带的，那么，一些具有光吸收能力，但由于光生电子-空穴对极易重结合而不能显现出光敏性的物质，在经与它具有相匹配能级的有机高分子表面功能化后，光生电子也应该可以借助“桥”从价带跃迁到导带，从而减弱了电子与空穴的再结合能力，达到诱导没有光敏能力的物质产生光敏的目的。为此，他们提出了利用具备能级相匹配的有机高分子表面功能化的物质，不但可以提高光敏电流从小到大，而且能够诱导光敏电流从无到有，并借助于固相法制备的聚苯胺修饰二氧化锰的紫外光敏性证实了这一推论。该研究成果为开发光敏材料提供了新的实验途径，为相应器件中材料的选择提供了物质基础，研究成果被国际重要学术杂志Chem. Commun.发表。
　　涉足医学
　　研制非酶葡萄糖检测传感器
　　酶传感器对糖尿病的检测具有高选择性和敏感度等优点，但酶的化学及热不稳定性成为这种传感检测材料的致命缺点，正因如此，非酶检测传感的研究越来越受到人们的重视。目前葡萄糖传感研究主要以发展无酶材料如金属氧化物为研究对象，这种材料具有灵敏度高、环境稳定性好、以及价格低等特点。
　　针对电纺纤维修饰电极过程中的制备问题，龚剑课题组对直接电纺技术制备无机纤维修饰电极的非酶葡萄糖传感检测进行了大量的研究。电纺纤维修饰电极作为葡萄糖传感器，由于纤维的高比表面积以及方法简单等尤其受到重视，然而，由于电纺纤维易从电极表面脱落，这种修饰电极往往需要使用其它化学物质来使纤维粘连在电极的表面，而这一操作会导致电子的不直接传递而表现出很差的电化学行为。龚剑等人通过探讨电纺纤维的组成颗粒大小与电极间相互作用的关系、电纺前驱体溶液浓度及电纺实验条件与组成纤维颗粒大小的关系，研究获得了直接电纺纤维修饰的葡萄糖检测电极，这种纤维修饰电极显示出了高灵敏度、低检测浓度以及优秀的选择性等特点，并在生物样品检测的实际应用中获得了与医疗检测单位所提供数据完全相同的检测结果。这项研究不仅解决了酶传感器自身不稳定的缺点，而且降低了这类传感器的成本，具有一定的社会经济效益，有望成为今后替代酶传感器的重要代替材料。
　　成就的背后是辛勤的付出，也来自于对科研事业的一份执着和热爱。雄关漫道真如铁，而今迈步从头越，我们期待龚剑及他所带领的团队在以后的课题项目中取得更大的突破和进展！