科學家取得納米結構的生物礦材料合成重要進展

在中國科學院“引進國外杰出人才”計劃和國家自然科學基金支持下，中國科技大學材料科學與工程系俞書宏教授領導課題組,近一年來在溫和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一系列的重要進展。

    課題組于２００２年在國際著名化學期刊《德國應用化學》上發表論文，報告已通過對溫度敏感的單胺與金屬離子間的配位作用力的適當調節，實現了對納米晶形狀的有效調控?并用單胺?－ＮＨ２?溶劑為“形狀控制器”，在溫和的反應條件下合成了ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ和ＰｂＳｅ等多種低維半導體納米材料。其中，六方相ＺｎＳｅ納米棒的合成尚屬首次。《德國應用化學》審稿人評價認為“提出了一條合成具有有趣形狀的多種低維半導體納米材料的普適的新途徑”。

    課題組實現了對鎢酸鹽和鉬酸鹽納米棒／線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。有關專家表示，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德國Ｗｉｌｅｙ出版社《先進功能材料》和《歐洲化學會志》上。Ｗｉｌｅｙ出版社審稿人評價說：“作者描述了一個獨特的普適的方法，可制備多種鎢酸鹽納米棒／線……和完美的納米結構新材料”。

    同時，通過與德國馬普學會膠體與界面研究所合作，俞書宏等已開發出多種雙親水二嵌段聚合物和兩親分子有序組合體共聚物，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。以這些聚合物為模板，可望在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》選為該期刊的今年３月份的“特征封面”；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?論文發表在德國Ｗｉｌｅｙ出版社《先進材料》上。

    俞書宏課題組還運用生物礦化方法，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《物理化學雜志Ｂ》（ＪＰＣ）審稿人評價為：“一個清晰而系統的非常好的研究……所得結果非常重要。”該文發表于今年７月份的ＪＰＣ特別紀念專集中?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。這一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。