納米「人造分子」製備領域取得重大突破,為傳感、超材料等開闢更廣闊應用前景

人造衛星、人工智慧、人造太陽……對自然存在物的人工模仿與超越,為人類的生活提供了極大的便利。那麼,能否模仿從原子到分子的鍵合過程創造出「人造分子」,為傳感、催化、超材料和光電器件等領域開闢更廣闊的應用前景呢?復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室教授聶志鴻團隊在納米「人造分子」製備領域取得重大突破,研究成果於今日(9月11日)發表在《科學》主刊。

「人造分子」的想法雖好,但傳統的製備方式難以支持大規模生產,長久以來,納米粒子精準組裝調控困難、產率低下。

聶志鴻團隊為製備納米「人造分子」找到了一則簡易方法——通過設計聚合物配體間的簡單化學反應實現對納米「人造分子」組裝構築和物理性能的調控。這一製備方法與傳統方法的最大區別,在於概念的創新。

據聶志鴻介紹,傳統製備方法是在直徑為納米量級的「圓球」上「做微雕」,一次製取的納米「人造分子」數量極小。而聶志鴻團隊通過選用會發生特定反應、形成特定空間佈局的聚合物配體,使納米粒子按照研究者的設計定向結合,獲得具備特殊物理性質的納米「人造分子」。

這一成果成功突破了現有技術瓶頸,為「人造分子」的相關基礎及應用研究夯實基礎。未來,研究者們將有望通過該方法構建結構和功能更為豐富的「人造分子」世界,從而為製備新型複合材料提供新思路。

點滴積累鑄成突破,在推進這項艱苦的研究過程中,聶志鴻團隊在高分子複合材料設計與醫學應用等相關研究領域已取得了一系列成果。下一步,聶志鴻團隊將著力於程序化構建更為複雜多樣的「人造分子」,力爭填補這一新興研究領域的空白。同時,團隊也將關注新材料的智能化響應問題,提升材料的可控性。

「我們希望研究成果能為國內的新材料發展添磚加瓦。」聶志鴻說。

相關研究成果今日(9月11日)以《化學計量反應控制的自限性納米粒子定向鍵合》為題發表在《科學》主刊,復旦大學為第一單位,聶志鴻團隊的科研助理易成林博士為第一作者。合作者為加拿大多倫多大學教授Eugenia Kumacheva和吉林大學超分子結構與材料國家重點實驗室教授呂中元。Eugenia Kumacheva為共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金委項目的大力資助。

來源:周到

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