中科大在低維納米材料的化學合成上獲重要進展

日前，中國科技大學化學與材料科學學院俞書宏教授領導的課題組在中國科學院“引進國外杰出人才”計劃的支持下，在溫和的反應條件下合成出多種低維半導體納米材料，并在探尋溫和而有效的納米化學合成新途徑、特殊納米結構的生物礦化合成等方面取得重要進展。

    主要表現在以下三個方面。一是，通過適當調節對溫度敏感的單胺與金屬離子間的配位作用力，實現對納米晶形狀的有效調控。運用單胺(-NH2)溶劑作為“形狀控制器”在溫和的反應條件下合成出多種低維半導體納米材料如CdS, CdSe, ZnSe, 和PbSe等，其中六方相ZnSe納米棒的合成尚屬首次。該論文于2002年發表于國際著名化學期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。審稿人評價稱：“作者精心提出了一條普適的合成具有有趣形狀的多種低維半導體納米材料的新途徑。”

    二是，實現了對鎢酸鹽和鉬酸鹽納米棒/線以及稀土家族鎢酸鹽和鉬酸鹽的納米新結構的廣普合成。通過對水熱反應的動力學的調控,成功控制納米棒/線的長徑比及其微結構，提出了此類化合物納米棒/線普適的形貌形成機理，此類化合物新穎的納米結構的有效調控與高產量廣普合成對進一步探索其光電磁等方面的性質將具有重要的意義。相關論文分別發表于Adv. Funct. Mater.和被Chem. Eur. J. 接受。該項系統性的工作被Wiley審稿人評價為:“作者描述了一個獨特的普適的方法制備多種鎢酸鹽納米棒/線”和“完美的納米結構新材料”。論文于今年8月份發表剛不久,即被評為德國Wiley出版社“Polymer and Materials Science”期刊的“Top Articles”之一。

    三是，與德國馬普學會膠體與界面研究所合作,開發出多種對無機材料的生物礦化過程晶體的成核、晶化、生長及取向具有特殊調控作用的雙親水二嵌段聚合物和兩親分子有序組合體共聚物。運用這些聚合物作為模板可望于常溫常壓下獲得具有特殊形狀和新穎結構的納米材料。其中超長BaCrO4和 BaSO4 納米線束(長徑比達5000)及其自組織而成的等級結構和重復類似結構的超結構的工作被美國化學會納米通訊Nano Letters選為該期刊的今年3月份的特征封面(Cover art);此外,發現通過引入帶正電荷的聚電解質膠囊或其它膠體粒子成功地控制了BaCrO4的成核及生長,制得了超長而分散開的納米線,論文發表在先進材料Adv. Mater.上。

    此外，中國科技大學的研究人員還運用生物礦化方法還成功制備了一系列具有尺寸、結構、形狀可控的金屬碳酸鹽如CaCO3、BaCO3等生物礦物材料，并提出了可能的礦化機理，該邀請論文被美國化學會J. Phys. Chem. B審稿人評價為：“有關礦化合成金屬碳酸鹽超結構的論文是一個清晰而系統的非常好的研究之一”，“祝賀作者有關聚合物模板生物礦化合成的工作及他們對模板與正在發展的無機相間的作用的深入研究，所取得的結果非常重要。”該文發表于今年7月份的JPC特別紀念專集中，該專集是JPC為紀念德國著名物理化學家而專門邀請世界著名的課題組為該文集撰寫高質量的論文。據有關專家透露，此生物礦化方法有可能廣泛應用于其它先進無機納米材料的合成。