[中国建材报]南京工业大学实现按需合成 及连接空心纳米结构

时间:2019-4-26 15:48:53 来源:中国建材报 作者:周伟 摄影: 编辑: 上传:邓晓容
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本报讯 空心纳米结构在催化、储能、载药,以及纳米反应器等方面具有非常广泛的应用。然而,在这些重要应用的背后,空心结构的合成仍是科学界一大难题:大多数空心纳米结构都是最简单的空心球结构,要增加它们的复杂度非常困难,更不用说将空心结构连接成复杂的中空系统了。南京工业大学教授陈虹宇课题组日前在本领域作出突破,将陶艺的概念引入纳米合成中(纳米陶艺),提供了按需合成及连接空心纳米结构的能力,相关工作以“On Demand Synthesis of Hollow Fullerene Nanostructures”(按需合成富勒烯中空纳米结构)为题发表在《自然·通讯》上。

据悉,利用富勒烯(C60或其衍生物)作为壳材料,二甲苯液滴作为空心结构的软模板,只需一步即可合成多种精致的空心纳米结构,例如碗、瓶,以及实现具有多个空腔的葫芦的可控合成。更重要的是,通过将单个空心结构作为节点,便可实现空心结构之间的灵活对接,进而实现从合成独立的空心单元到组装复杂的联通系统的跨越。

陈虹宇课题组详细研究了此方法的反应机理:这一方法的核心控制力,来源于对液滴模板的准确操控。通过利用液滴可以任意进行形变的特点,实现对空心结构形貌的精确控制,从而得到瓶口等复杂结构;通过准确控制液滴之间的融合过程,实现空心结构之间的组装及联通,将单个结构扩展为多隔间的空心体系。同时,作为概念验证,陈虹宇课题组利用此类结构创造了具有多个隔间的纳米容器,实现了多种纳米颗粒在此容器内的分段装载。此方法不仅极大地提高了空心纳米结构合成的自由度,为纳米尺度上复杂空心系统的建立打下必要的基础,还为空心结构的软模板合成法打开了全新的思路。

据介绍,作为人类制造史上极为重要的技术,陶艺为人们提供了通过极简单的方法逐步设计、制造、组装精致的空心结构的能力。然而,类似的合成概念在纳米领域尚属空白。而陈虹宇课题组关于复杂空心纳米结构的合成,以及将其组装成更复杂联通体系的科研报道,打开了研究新思路,也为其在化学、材料、生物学和医药学等领域的发展应用提供了理论基础。(周 伟)


2019年4月26日《中国建材报》第04版:http://www.cbmd.cn/epaper/content/2019-04/26/content_6500.htm