納米材料前沿研究成果精選【第1期】

1.Adv.Funct.Mater.: 氧化石墨烯新型納米復合材料

近日，來自日本產業技術綜合研究所的Zheng-Ming Wang教授（通訊作者）報道了一種含有石墨烯氧化物(GO)和周期性介孔二氧化硅(PMS)的三明治型納米復合材料，并首次用同步輻射原位小角度X射線散射測量證實了GO和表面活性劑混合物中尺度有序結構的存在。納米復合材料中PMS的通道深度和孔壁成熟度受硅酸四乙酯水解反應時間的控制。通過改變烷基三甲基銨(C_nTA ⁺)模板的鏈長, 孔徑可以而在1-5nm的范圍內變化，并且所有樣品都具有高比表面積。作者成功地從GO和PMS中構建了一種新型的納米復合結構，這種結構具有均勻的孔隙、大的比表面積和孔體積，在吸附和催化劑領域具有更為廣闊的前景。

文獻鏈接：Sandwich-Type Nanocomposite of Reduced Graphene Oxide and Periodic Mesoporous Silica with Vertically Aligned Mesochannels of Tunable Pore Depth and Size(Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201704066)

2.Adv.Funct.Mater.: 協同配體對混合納米結構合成的影響機理研究

混合納米結構(HN)材料，其設計難點在于對選擇混合形成原理的理解，這不僅涉及到納米顆粒的尺寸與形狀，還關系到表面配體的界面現象。近日，哈爾濱工業大學楊明教授（通訊作者）報道了HN的形成機理，過組合實驗和理論研究系統地解釋了HN形成中復雜的配體作用，成功建立了化學轉化過程中分子水平組織與納米尺度定位的聯系。研究結果表明，兩種“短”配體（檸檬酸鹽和沒食子酸）的存在可以誘導具有不同大小的Ag和Cd_xAg_2-xS發生硫化作用來促使異二聚體的不斷形成;相比之下，當僅存在檸檬酸鹽或沒食子酸時，形成核-殼結構或偏心芯-殼結構。

文獻鏈接:From Molecular-Level Organization to Nanoscale Positioning: Synergetic Ligand Effect on the Synthesis of Hybrid Nanostructures(Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201703006）

3.Adv.Funct.Mater.: 耐疲勞生物石墨烯納米復合材料

近日，北京航空航天大學程群峰（通訊作者）報道了一種生物石墨烯復合材料(BGBN), 通過引入第二相誘導各種裂紋抑制機制，如裂紋釘扎，塑性變形，裂紋偏轉和裂紋橋接等，可以顯著提高石墨烯復合材料的抗疲勞性能。天然珍珠母由于在多個尺度上的復雜界面結構，具有優異的斷裂韌性，因而可以有效抑制納米片平行和垂直方向上的裂紋擴展。此外，BGBN還表現出優異的導電性，這為光電器件，超級電容器，納米發生器和致動器等柔性電子器件的應用提供了廣闊的前景。

文獻鏈接:Fatigue-Resistant Bioinspired Graphene-Based Nanocomposites(Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201703459)

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4.JACS: 金-鐵核殼結構實現高質量活性的二氧化碳還原

近日，來自哈爾濱工業大學的王志江副教授和加州理工學院的William A. Goddard教授（共同通訊作者）報道了一種具有金-鐵核殼結構的納米復合材料，能有效提高二氧化碳還原反應的質量活性。理論計算表明，與純金相比，金-鐵復合材料對應的反應中間體（-COOH）形成能更低，因此富有催化潛力。實驗證明，在-0.4V條件下，金-鐵核殼結構能將二氧化碳幾乎全部轉變為CO，極大地抑制了HER副反應的發生。此外這種復合材料的質量活性高達48.2 mA/mg，比純金催化劑高了近100倍。

文獻鏈接：Ultrahigh Mass Activity for Carbon Dioxide Reduction Enabled by Gold–Iron Core–Shell Nanoparticles(JACS, 2017, DOI:10.1021/jacs.7b09251)

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5.ACS Nano: 多重圖案納米球刻蝕制備周期性3D分層納米結構

3D可控的分層納米結構在電子、生物、光學等領域具有廣闊的應用前景，但是其可擴展制備仍然面臨巨大挑戰。近日，美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的Paul S. Weiss (通訊作者)等人提出了一種制備周期性3D分層納米結構的通用方法——多重圖案納米球刻蝕(MP-NSL)，具有優秀的可擴展性和可調控性。MP-NSL用于周期性垂直陣列狀Si納米管的制備，可以實現3D納米尺度的控制，包括內/外徑、高度/孔深度、坡度等；該方法也可以擴展到其他周期性3D分層雜化納米結構的制備和應用于其他一系列基體。

文獻鏈接：Multiple-Patterning Nanosphere Lithography for Fabricating Periodic Three-Dimensional Hierarchical Nanostructures(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b05472)

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?6.ACS Nano: 過渡金屬修飾的鋁納米晶

最近，高豐度的Al元素替代Au、Ag元素在等離激元中的應用得到了廣泛關注，特別是Al納米晶與催化性金屬或金屬氧化物耦合形成的異質結構十分有望作為等離激元光催化劑。近日，英國劍橋大學的Rowan K. Leary和美國萊斯大學Naomi J. Halas、Emilie Ringe(共同通訊作者)等人通過乙二醇中金屬鹽的還原和異質成核成功在Al納米晶表面制備了Pt族(Ru、Rh、Pd、Ir和Pt)和Fe族(Fe、Co、Ni)納米顆粒。這些修飾的納米顆粒與Al納米晶耦合表現出了更強的光吸收和強烈的熱點產生，可作為等離激元光催化、表面增強光譜和量子等離激元的理想材料平臺。

文獻鏈接：Transition-Metal Decorated Aluminum Nanocrystals(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b04960)

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7.ACS Nano: 碳納米管的固有手性起源

闡明碳納米管手性起源是實現其潛在應用的關鍵。目前，流行的觀點認為催化劑結構是碳納米管手性的起源。近日，本田研究院美國公司Avetik R. Harutyunyan(通訊作者)等人采用液態Ga滴催化碳納米管(CNTs)的生長，排除了催化劑特征的影響來研究CNTs的手性起源，并和固態Ru納米顆粒做催化劑進行了對比。經過不同手性豐度的分析，他們認為CNTs的手性選擇是碳原子簇固有偏好和催化劑誘導共同作用的結果。研究結果有助于CNTs生長理論的構筑，也為特定手性CNTs的合成提供了一種可能的途徑。

文獻鏈接：Intrinsic Chirality Origination in Carbon Nanotubes(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03957)

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8.ACS Nano: 手性無巰基羧酸功能化CdSe量子點：解密配體誘導手性的結構要求

手性半胱氨酸衍生物通過相轉移配體交換進行膠體量子點(QDs)的修飾是一種簡單而有效的合成手性光學活性QDs的方法。近日，美國新罕布什爾大學Krisztina Varga、懷俄明大學Jan Kubelka和韓國延世大學Milan Balaz(共同通訊作者)等人采用無巰基的手性羧酸覆蓋配體(L-和D-蘋果酸和酒石酸)成功實現了CdSe QDs中手性的誘導，并研究了誘導產生手性和光活性的機理。研究結果拓寬了對膠體QDs中配體誘導手性產生的認識，有助于手性半導體納米材料的“量身定制”。

文獻鏈接：CdSe Quantum Dots Functionalized with Chiral, Thiol-Free Carboxylic Acids: Unraveling Structural Requirements for Ligand-Induced Chirality(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03555)

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9.ACS Nano: 病毒納米顆粒的結晶、重入熔化和再增溶

原子或者小分子的結晶是非常清晰的過程，但是結晶過程在納米顆粒或者大分子中卻難以預測。通過多價離子控制病毒納米顆粒形成一系列3D超分子結構在生物醫藥、生物傳感、生物納米材料和催化劑等領域具有廣泛的研究興趣。近日，以色列耶路撒冷希伯來大學Uri Raviv(通訊作者)等人觀察了野生猴病毒40(wt-SV 40)納米顆粒在MgCl₂溶液中的緩慢透析行為，研究了其結晶、重入熔化和再增溶過程和機理。熱力學模型分析顯示Mg²⁺的熵是整個過程的主要驅動力。

文獻鏈接：Crystallization, Reentrant Melting, and Resolubilization of Virus Nanoparticles(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03131)

本文由材料人編輯部納米學術組Roay, Jin Chen, Huang Zi Yun供稿，材料牛編輯整理。

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