新聞：我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)納米立方塊定向自組裝

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中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)2006年7月10日?qǐng)?bào)道：

最近，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員高濂領(lǐng)導(dǎo)的課題組在納米結(jié)構(gòu)可控制備和組裝領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們通過調(diào)節(jié)表面活性劑的形狀和尺寸可控制備了不同尺寸的六個(gè)外表面均為{100}晶面的氧化鈰納米立方塊，并且實(shí)現(xiàn)了這些納米立方塊的定向自組裝。這一研究成果將發(fā)表在7月26日出版的國(guó)際著名期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志》上。

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該文報(bào)道了一種有趣的氧化鈰納米立方塊的定向自組裝結(jié)構(gòu)”，“這種定向納米結(jié)構(gòu)對(duì)于理解納米材料的結(jié)晶學(xué)特點(diǎn)和探索納米晶在催化、磁學(xué)、納電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用都非常重要”。氧化鈰(CeO2)作為一種重要的稀土材料，在催化制氫，汽車尾氣處理，燃料電池，拋光劑等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。由于塊體氧化鈰的(100)面是一種極化的表面，因而不穩(wěn)定，在實(shí)驗(yàn)上很難存在，除非通過表面重構(gòu)。而這些特點(diǎn)又使得氧化鈰的(100)面具有比(110)、(111)面更高的活性。該課題組在實(shí)驗(yàn)中獲得的這些納米立方塊卻具有六個(gè){100}表面，并且很容易通過表面偶極作用而自組裝成有序結(jié)構(gòu)。

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    這種(100)定向自組裝單層的成功獲得為氧化鈰的(100)表面的獲得提供了一條嶄新的途徑。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，“定向聚集”的晶體生長(zhǎng)機(jī)理存在于納米顆粒的合成體系中，通過控制實(shí)驗(yàn)條件，一次顆粒定向聚集生長(zhǎng)的結(jié)果既可以形成均勻的大尺寸納米立方塊，也可以形成高度各向異性的一維納米棒，甚至“介晶”(mesocrystal)結(jié)構(gòu)。這種納米晶的形成機(jī)理為納米晶的摻雜和異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的制備開辟了一種新的方法和理論支持。