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游走于“軟-硬”之間的金納米線(xiàn)

來(lái)源: X-MOL 2017-08-21 11:51:56

聚合物、高分子等軟材料通常由單體有機(jī)分子構(gòu)成，表現(xiàn)出特殊的柔性、易于加工成各種形貌的性質(zhì)，在科學(xué)研究、工程技術(shù)以及日常生活領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。無(wú)機(jī)納米材料作為另一種截然不同的硬材料，通常由原子按有規(guī)則的排列構(gòu)成，表現(xiàn)出剛性以及無(wú)機(jī)材料本身所具有的不同性質(zhì)，如光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)等，在各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

一般來(lái)說(shuō)，這兩種截然不同的材料屬性很難集中在同一種材料中。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是目前新興的納米科學(xué)領(lǐng)域，如多功能柔性納米器件及柔性透明的光電器件等，非常需要可以集合聚合物的柔性及無(wú)機(jī)納米粒子的光電特性等于一體的材料。近日，廈門(mén)大學(xué)的徐俊副教授（點(diǎn)擊查看介紹）及翁建教授（點(diǎn)擊查看介紹）團(tuán)隊(duì)提出了集無(wú)機(jī)納米材料和聚合物性質(zhì)于一體的超細(xì)金納米線(xiàn)，并系統(tǒng)地研究了該材料在納米尺度的組裝特性。

在過(guò)去已經(jīng)大量報(bào)道的用于組裝超細(xì)納米線(xiàn)的方法中，超細(xì)納米線(xiàn)通常被當(dāng)作納米顆粒（即“硬”的結(jié)構(gòu)單元），在組裝過(guò)程中形狀不會(huì)發(fā)生變化。然而，最近的研究結(jié)果表明，考慮到超細(xì)納米線(xiàn)的直徑一般在2-3 nm，甚至小到1 nm，在尺度上十分接近高分子聚合物的長(zhǎng)徑比。具有特殊一維結(jié)構(gòu)的超細(xì)納米線(xiàn)表現(xiàn)出類(lèi)似聚合物的特性，如典型的聚合物流變學(xué)特性等，可以視為“軟”的結(jié)構(gòu)單元。基于超細(xì)金納米線(xiàn)的類(lèi)聚合物特性，廈門(mén)大學(xué)團(tuán)隊(duì)采用通常應(yīng)用于組裝聚合物材料的傳統(tǒng)靜態(tài)呼吸圖案法，組裝形成均一的蜂窩狀大孔純金屬薄膜，并研究了其作為透明柔性導(dǎo)電納米器件的組成部件，具有潛在的應(yīng)用前景（ACS Appl. Mat. & Interfaces, 2017, 9, 7826-7833）。

與聚合物不同的是，超細(xì)納米線(xiàn)還體現(xiàn)出與長(zhǎng)度直接相關(guān)的二元性（即類(lèi)聚合物性質(zhì)/膠體性質(zhì)）。當(dāng)納米線(xiàn)足夠長(zhǎng)、形變熵足夠大，納米線(xiàn)呈現(xiàn)出類(lèi)似聚合物的性質(zhì)，這種柔韌性好的納米線(xiàn)在組裝過(guò)程中容易旋轉(zhuǎn)、彎曲等。當(dāng)納米線(xiàn)長(zhǎng)度減小，金屬納米線(xiàn)內(nèi)部的膠體性質(zhì)開(kāi)始凸顯，直到金納米線(xiàn)在組裝過(guò)程中可以看作是“硬”的構(gòu)建單元。通過(guò)精確控制超細(xì)金納米線(xiàn)的長(zhǎng)度，金納米線(xiàn)可以控制在“軟-硬”單元之間，大大豐富了超細(xì)納米線(xiàn)組裝成不同形貌的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。廈門(mén)大學(xué)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地調(diào)控了組裝過(guò)程中的各種微作用力，超細(xì)納米線(xiàn)可以控制在“軟”和“硬”這兩種構(gòu)建單元之間，并獲得了尺寸均一的金納米環(huán)、金納米谷粒和超晶格樣金納米球。

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