<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(dú)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(jī)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(gè)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(xiàng)新研究將手性擴(kuò)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?cè)诔牧显O(shè)計(jì)中的實(shí)用性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;在這項(xiàng)新研究中，我們受到多孔材料的對(duì)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(xiàng)工作的第一作者，目前是一名研究人員。南達(dá)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(cè)到具有手性的風(fēng)車晶格。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在這項(xiàng)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(jì)算的預(yù)測(cè) - 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?yàn)樗鼮樗鼈兊奶匦詭砹嗽S多新的多方面研究機(jī)會(huì)，&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(duì)這項(xiàng)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(yùn)氣。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;事實(shí)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(dòng)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(jìn)一步地進(jìn)行超晶格組裝，&rdquo;陳說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;因?yàn)槲覀兛梢詫?shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)以形成非常復(fù)雜的風(fēng)車設(shè)計(jì)，&rdquo;李說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>除了液相電子顯微技術(shù)外，美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的超快電子顯微鏡還提供了對(duì)納米級(jí)自組裝超晶格光學(xué)特性的獨(dú)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(zhǎng)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(tuán)隊(duì)預(yù)見到該成像平臺(tái)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(duì)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(duì)風(fēng)車晶格進(jìn)行了幾何計(jì)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(jī)的設(shè)計(jì)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(kù)制造其他手性元涂層，并且它將實(shí)現(xiàn)具有手性光學(xué)活性和機(jī)械性能的元結(jié)構(gòu)表面的豐富設(shè)計(jì)空間。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們認(rèn)為這種基板支持的手性組裝方法可以使整個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jí)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(jì)劃支持這項(xiàng)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(diǎn)。</p> </blockquote> <p>&nbsp;</p>