<p>伊利諾伊州香檳市&mdash;&mdash;研究人員開發(fā)了一種新策略來幫助構(gòu)建具有獨特光學(xué)、磁性、電子和催化特性的材料。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些風(fēng)車狀結(jié)構(gòu)由納米粒子自組裝并表現(xiàn)出一種稱為手性的特征&mdash;&mdash;這是自然界將復(fù)雜性構(gòu)建到從分子到星系的所有尺度結(jié)構(gòu)中的策略之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>自然界充滿了手性的例子&mdash;&mdash;DNA、有機分子甚至人的手。一般來說，手性可以在可以有不止一種空間排列的物體中看到。研究人員說，例如，分子中的手性可能表現(xiàn)為兩串具有相同成分的原子，但每個原子在其空間方向上都有向左或向右的&ldquo;扭曲&rdquo;。</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669817047226/1669817047226.jpg" width="200" height="200" /></p> <p>由伊利諾伊大學(xué)香檳分校材料科學(xué)與工程教授 Qian Chen 和密歇根大學(xué)化學(xué)工程教授 Nicholas A. Kotov 領(lǐng)導(dǎo)的這項新研究將手性擴展到由納米顆粒構(gòu)建塊組裝的晶格中創(chuàng)造新的超材料&mdash;&mdash;旨在與周圍環(huán)境相互作用以執(zhí)行特定功能的材料。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該研究發(fā)表在《自然》雜志上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>從納米粒子的自發(fā)組裝中制造大規(guī)模手性晶格的努力取得了有限的成功。陳說，以前的研究依賴于產(chǎn)生非常小結(jié)構(gòu)的模板，限制了它們在超材料設(shè)計中的實用性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在這項新研究中，我們受到多孔材料的對稱性破缺特性的啟發(fā)，將小于 100 納米的金字塔形納米粒子組裝成可重構(gòu)晶格，&rdquo;前伊利諾伊州博士后研究員周單說，他是這項工作的第一作者，目前是一名研究人員。南達科他州礦業(yè)與技術(shù)學(xué)院教授。 &ldquo;由此產(chǎn)生的晶格足夠大，可以用肉眼看到。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>陳說，以前的模型沒有預(yù)測到具有手性的風(fēng)車晶格。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這項研究中，基于 Kotov 和密歇根博士后研究人員 Ju Lu 和 Ji-Young Kim 開發(fā)的圖論和計算的預(yù)測 - 令他們驚訝的是 - 風(fēng)車晶格結(jié)構(gòu)雖然本質(zhì)上是非手性的，但在基板上變得手性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;從研究的角度來看，新的晶格結(jié)構(gòu)令人著迷，因為它為它們的特性帶來了許多新的多方面研究機會，&rdquo;科托夫說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Chen 的液相電子顯微鏡技術(shù)&mdash;&mdash;她說這類似于&ldquo;用于觀察納米粒子自組裝的微型水族館&rdquo;&mdash;&mdash;對這項研究很有幫助。</p> <p>&nbsp;</p> <p>不過，研究人員表示，制造這種結(jié)構(gòu)并非靠運氣。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;事實證明，定量模型與液相電子顯微鏡納米水族箱中觀察到的動態(tài)組裝過程非常吻合，&rdquo;伊利諾伊州研究生、該研究的合著者 Jiahui Li 說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;液相電子顯微鏡使我們能夠更進一步地進行超晶格組裝，&rdquo;陳說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;因為我們可以實時觀察和操縱納米粒子的相互作用，我們可以精確地調(diào)整它們的運動以形成非常復(fù)雜的風(fēng)車設(shè)計，&rdquo;李說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>除了液相電子顯微技術(shù)外，美國能源部阿貢國家實驗室的超快電子顯微鏡還提供了對納米級自組裝超晶格光學(xué)特性的獨特理解。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669817181900/1669817181900.jpg" width="200" height="200" /></p> <p>&ldquo;沒有人能夠使用其他技術(shù)直接看到如此小長度的物體的手征反應(yīng)，&rdquo;阿貢納米材料中心的研究員 Haihua Liu 說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團隊預(yù)見到該成像平臺將用于表征各種納米粒子和自組裝結(jié)構(gòu)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;作為一名研究納米粒子的理論家，我一直對如何組裝手性納米粒子排列很感興趣，&rdquo;愛荷華州立大學(xué)教授 Alex Travesset 說，他對風(fēng)車晶格進行了幾何計算。 &ldquo;風(fēng)車晶格的有趣行為可以超越它們的手性光學(xué)反應(yīng)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1669817193970/1669817193970.jpg" width="200" height="200" /></p> <p>密歇根教授兼研究合著者 Kai Sun 表示，風(fēng)車格子可以重新配置它們的結(jié)構(gòu)，這一特性可能在戰(zhàn)斗頭盔和飛機的設(shè)計中很有用，例如。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員還設(shè)想使用這種新策略根據(jù)現(xiàn)有的合成可用納米粒子庫制造其他手性元涂層，并且它將實現(xiàn)具有手性光學(xué)活性和機械性能的元結(jié)構(gòu)表面的豐富設(shè)計空間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們認為這種基板支持的手性組裝方法可以使整個納米材料研究界受益，&rdquo;Kotov 說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Chen 還隸屬于伊利諾伊大學(xué)的材料研究實驗室、化學(xué)、化學(xué)和生物分子工程、Carl R. Woese 基因組生物學(xué)研究所和 Beckman 高級科學(xué)技術(shù)研究所。</p> <p>&nbsp;</p> <p>海軍研究辦公室通過多學(xué)科大學(xué)研究計劃支持這項研究。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote> <p>&nbsp;</p>