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研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，用于制作納米級(jí)項(xiàng)鏈，這種項(xiàng)鏈基于穿在聚合物主干上的微小星形結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以提供一種從半導(dǎo)體，磁性，鐵電和其他可以提供有用納米級(jí)特性的材料生產(chǎn)混合有機(jī) - 無機(jī)烤羊肉串結(jié)構(gòu)的新方法，到目前為止，研究人員已經(jīng)制作了多達(dá)55個(gè)納米級(jí)的納米項(xiàng)鏈。

基于模板的方法通過活性聚合技術(shù)生長(zhǎng)兩親性蠕蟲狀二嵌段共聚物，其中聚合物結(jié)構(gòu)用作納米反應(yīng)器，其基于各種前體材料形成橫向連接的納米晶體結(jié)構(gòu)。納米盤的平均直徑約為10納米，厚度為4納米，相距約2納米，佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院教授林志群表示：“我們的目標(biāo)是制定一種非傳統(tǒng)但強(qiáng)大的策略，用于生產(chǎn)各種有機(jī) - 無機(jī)混合烤羊肉串?！?“這是制作這些不尋常結(jié)構(gòu)的一般技術(shù)。現(xiàn)在我們已經(jīng)證明了它，我們相信我們可以使用幾乎無窮無盡的材料來制作這些納米項(xiàng)鏈。

一維納米項(xiàng)鏈可以具有光學(xué)，電子，光電，傳感和磁性應(yīng)用。迄今為止，研究人員已經(jīng)研究出了硒化鎘（CdSe），鈦酸鋇（BaTiO3）和氧化鐵（Fe3O4）的結(jié)構(gòu)，但相信許多其他材料 - 包括金 - 也可以使用，該技術(shù)開始于由α-環(huán)煳精，由六個(gè)葡萄糖單元組成的環(huán)狀低聚糖制成的包合復(fù)合物的形成。在中心中空的α-環(huán)煳精在已建立的自組裝過程中自身纏繞在聚乙二醇（PEG）鏈上。α-環(huán)煳精帶有螺紋的聚合物主鏈被較大的封端劑封端以保留微小結(jié)構(gòu)。

每個(gè)α-環(huán)煳精具有18個(gè)羥基（OH）基團(tuán)，其可通過酯化過程轉(zhuǎn)化為溴（Br）基團(tuán)。然后在溶液中從這些溴基團(tuán)生長(zhǎng)二嵌段聚合物“納米線”結(jié)構(gòu)。由聚（丙烯酸） - 嵌段聚苯乙烯（PAA-b-PS）組成，蠕蟲狀二嵌段共聚物由親水的內(nèi)聚（丙烯酸）（PAA）嵌段和外聚苯乙烯（PS）嵌段組成。是疏水的。

因?yàn)樵诿總€(gè)α-環(huán)煳精上生長(zhǎng)如此多的二嵌段，它們的擁擠會(huì)拉伸聚合物主鏈，最后，金屬離子前體優(yōu)先摻入由蠕蟲狀二嵌段共聚物納米反應(yīng)器的內(nèi)部PAA嵌段占據(jù)的空間中，形成晶體。這些水晶連接曾經(jīng)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，形成納米項(xiàng)鏈 - 類似于微小的蜈蚣，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)這些納米烤肉串使用蠕蟲狀二嵌段共聚物作為納米反應(yīng)器生長(zhǎng)成單一的無機(jī)結(jié)構(gòu)，”林說?！霸谕干潆娮语@微鏡成像下，你會(huì)看到納米盤狀的烤肉串結(jié)構(gòu)周期性地位于拉伸的聚合物shish上。

透射電子顯微鏡圖像清楚地顯示了納米盤狀烤肉串，因?yàn)樗鼈冇删哂懈唠娮用芏鹊牟牧现瞥伞Ｈ欢?，連接PEG shish沒有顯示，因?yàn)樗菃捂湶⑶移潆娮用芏刃〉枚啵琇in的研究小組最初對(duì)這些結(jié)構(gòu)的形成感到驚訝，該研究小組預(yù)計(jì)將生產(chǎn)類似于納米棒或納米線的結(jié)構(gòu)。但是，中國(guó)寧波大學(xué)的團(tuán)隊(duì)成員Yuci Xu進(jìn)行的模擬證實(shí)了他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中觀察到的結(jié)構(gòu)的形成。模擬還允許預(yù)測(cè)將產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)尺寸，基于模擬，我們可以理解這種納米項(xiàng)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)機(jī)制，”林說?！斑@種納米項(xiàng)鏈的布置非常適合模擬。模擬和實(shí)驗(yàn)很吻合，這增加了我們對(duì)結(jié)構(gòu)的理解?！?/p>

隨著他們的成長(zhǎng)技術(shù)的展示，研究人員現(xiàn)在想要描述微小結(jié)構(gòu)的特征并建立潛在的應(yīng)用。雖然尚未對(duì)這些進(jìn)行研究，但Lin認(rèn)為，基于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)可能具有電子應(yīng)用，其中電子穿過相鄰的納米盤，這種方法的重要性在于，您可以制作什幺材料，并且不限制您可以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀，”他說?！斑@種納米反應(yīng)器方法可能有很多潛在的有利特征，Lin說，存在形成納米項(xiàng)鏈結(jié)構(gòu)的其他技術(shù)，但沒有一種技術(shù)使用類似的模板和納米反應(yīng)器方法。

在未來的工作中，Lin的小組計(jì)劃?rùn)z查他們構(gòu)建的結(jié)構(gòu)的屬性，測(cè)試其他潛在的材料，并檢查可能適合的應(yīng)用程序。雖然之前已經(jīng)研究過單個(gè)納米盤的性質(zhì)，但它們的集體相互作用可能提供一些潛在的獨(dú)特性質(zhì)，這篇論文代表了在納米尺度上形成混合有機(jī) - 無機(jī)烤羊肉串的有趣證明，”林說。“我們渴望更多地了解他們可能擁有的獨(dú)特屬性，并探索潛在的應(yīng)用。
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