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南工大陈虹宇《Nature》子刊:富勒烯纳米陶艺-按需合成精致的中空纳米结构

  • 来源:北京工业大学
  • 阅读量:1409
  • 时间:2019-06-05 10:12:00

 

       陶艺是人类制造史上极为重要的技术,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。空心纳米结构在化学、材料、生物学和医药学等领域具有非常广泛的应用,但目前常见的空心纳米结构以简单的中空球为主,复杂空心结构的合成是一个巨大的挑战,更难以将空心结构组装成更复杂的联通体系。近日,南京工业大学陈虹宇教授课题组研究出了纳米陶艺这一合成策略,将陶艺的概念引入纳米合成中,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”为题发表在《自然·通讯》上。

       此合成手段利用富勒烯(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版,一步合成多种精致的空心纳米结构,例如,碗、瓶及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,此方法可实现空心结构之间的灵活对接,实现从合成独立的空心单元至组装复杂的联通系统的跨越。

       陈教授团队详细研究了此方法的反应机理:此方法的核心控制力来源于对液滴模版的准确操控。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;通过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。同时,作为概念验证,陈教授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。此方法极大的提高了空心纳米结构合成的自由度,为纳米尺度上空心系统的建立打下了必要的基础。

       该工作以新加坡南洋理工大学博士生韩飞为第一作者,先进化学制造研究院陈虹宇教授为唯一通讯作者,南京工业大学为第一单位发表。