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      復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)新型納米顆粒超晶格

      發(fā)布時(shí)間:2025-02-28 作者:任朝霞 丁超逸 殷夢(mèng)昊 來(lái)源:中國(guó)教育新聞網(wǎng)

      中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊(記者 任朝霞 通訊員 丁超逸 殷夢(mèng)昊)納米顆粒被認(rèn)為是“人造原子”,基于其可控組裝構(gòu)筑而成的超晶格(或超晶體)是一類(lèi)具有晶體對(duì)稱(chēng)性的介觀凝聚態(tài)物質(zhì),在能源、催化、力學(xué)、光電器件、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。面向超晶格可編程化設(shè)計(jì)與構(gòu)建難題,復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系董安鋼、李同濤團(tuán)隊(duì)聯(lián)合高分子科學(xué)系李劍鋒團(tuán)隊(duì)及新加坡南洋理工大學(xué)倪冉團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了籠目晶格(Kagome lattice)等一系列新型超晶格材料的可控構(gòu)建,為納米顆粒自組裝領(lǐng)域提供了全新的研究范式,有望在催化、能源、功能器件等領(lǐng)域帶來(lái)創(chuàng)新性應(yīng)用。北京時(shí)間2月28日凌晨,相關(guān)研究成果以“基于曲率介導(dǎo)的排空力構(gòu)建納米顆?;\目超晶格”為題發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

      過(guò)去,超晶格領(lǐng)域的前沿研究主要由歐美研究團(tuán)隊(duì)主導(dǎo),且大多集中于球形或凸多面體納米顆粒的研究。復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,提出利用非凸(nonconvex)納米顆粒為構(gòu)建基元,并通過(guò)調(diào)控顆粒的局部曲率,創(chuàng)造出類(lèi)原子價(jià)鍵特性的顆粒間定向相互作用。

      “我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了啞鈴形納米晶,利用其頭部與腰部曲率自互補(bǔ)的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了互鎖式長(zhǎng)程有序組裝?!睆?fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授董安鋼表示,這一原理類(lèi)似于“鎖與鑰匙”的關(guān)系,啞鈴形顆粒之間的凹凸互補(bǔ)組裝模式,猶如鑰匙與鎖芯之間的精準(zhǔn)匹配。

      “顆粒凹凸互鎖組裝模式克服了傳統(tǒng)納米顆粒相互作用難以精準(zhǔn)調(diào)控的難題,為納米基元鍵合方向性的調(diào)節(jié)提供了前所未有的精度與靈活性。”董安鋼說(shuō)。

      通過(guò)構(gòu)建一系列新型超晶格結(jié)構(gòu),團(tuán)隊(duì)展示了非凸納米顆粒作為構(gòu)建基元的巨大潛力,其中Kagome晶格是最具代表性的超晶格結(jié)構(gòu)。復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系青年研究員李同濤介紹:“這種Kagome結(jié)構(gòu)非常有趣,它由共頂點(diǎn)的正六邊形和正三角形周期性排列構(gòu)成,是一種非密堆積的平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也是我國(guó)傳統(tǒng)燈籠、竹筐編織中的常見(jiàn)圖案?!?/p>

      “引入具有凹面特征的納米顆粒作為構(gòu)建基元,是這項(xiàng)研究的最大亮點(diǎn)?!痹诙蹭摽磥?lái),這一研究思路為超晶格材料的按需定制開(kāi)辟了全新的研究方向和視角。通過(guò)調(diào)控顆粒的曲率特性,并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí),未來(lái)有望真正實(shí)現(xiàn)超晶格材料的可編程化設(shè)計(jì),進(jìn)而推動(dòng)納米組裝科學(xué)的發(fā)展。

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