【结构】南京工业大学实现按需合成及连接空心纳米结构

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    南京工业大学实现按需合成及连接空心纳米结构

空心纳米结构在催化、储能、载药，以及纳米反应器等方面具有非常广泛的应用。然而，在这些重要应用的背后，空心结构的合成仍是科学界一大难题：大多数空心纳米结构都是最简单的空心球结构，要增加它们的复杂度非常困难，更不用说将空心结构连接成复杂的中空系统了。南京工业大学教授陈虹宇课题组日前在本领域作出突破，将陶艺的概念引入纳米合成中（纳米陶艺），提供了按需合成及连接空心纳米结构的能力，相关工作以“ondemandsynthesisofhollowfullerenenanostructures”（按需合成富勒烯中空纳米结构）为题发表在《自然·通讯》上。

据悉，利用富勒烯（c60或其衍生物）作为壳材料，二甲苯液滴作为空心结构的软模板，只需一步即可合成多种精致的空心纳米结构，例如碗、瓶，以及实现具有多个空腔的葫芦的可控合成。更重要的是，通过将单个空心结构作为节点，便可实现空心结构之间的灵活对接，进而实现从合成独立的空心单元到组装复杂的联通系统的跨越。

陈虹宇课题组详细研究了此方法的反应机理：这一方法的核心控制力，来源于对液滴模板的准确操控。通过利用液滴可以任意进行形变的特点，实现对空心结构形貌的精确控制，从而得到瓶口等复杂结构。通过准确控制液滴之间的融合过程，实现空心结构之间的组装及联通，将单个结构扩展为多隔间的空心体系。同时，作为概念验证，陈虹宇课题组利用此类结构创造了具有多个隔间的纳米容器，实现了多种纳米颗粒在此容器内的分段装载。此方法不仅极大地提高了空心纳米结构合成的自由度，为纳米尺度上复杂空心系统的建立打下必要的基础，还为空心结构的软模板合成法打开了全新的思路。