纳米结构的生物矿材料合成取得重要进展

在中科院“引进国外杰出人才”计划和国家自然科学基金支持下，中国科技大学材料科学与工程系俞书宏教授领导课题组，近一年来在温和反应条件下合成出多种低维半导体纳米材料，并在探寻温和而有效的纳米化学合成新途径、特殊纳米结构的生物矿化合成等方面取得一系列的重要进展。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 课题组干2002年在国际著名化学期刊《德国应用化学》上发表论文，报告已通过对温度敏感的单胺与金属离子间的配位作用力的适当调节，实现了对纳米晶形状的有效调控，并用单胺？NH2溶剂为“形状控制器”，在温和的反应条件下合成了CdS、CdSe、ZnSe和PbSe 等多种低维半导体纳米材料。其中，六方相 ZnSe纳米棒的合成尚属首次。《德国应用化学》审稿人评价认为“提出了一条合成具有有趣形状的多种低维半导体纳米材料的普适的新途径”。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 该项课题实现了对钨酸盐和钼酸盐纳米棒／线及稀土家族钨酸盐和钼酸盐的纳米新结构的广普合成，通过对水热反应的动力学的调控，成功控制纳米棒／线的长径比及其微结构，提出了此类化合物纳米棒／线普适的形貌形成机理。有关专家表示，此类化合物新颖的纳米结构的有效调控与高产量广普合成，对进一步探索其光电磁等方面的性质将具有重要的意义。相关论文分别发表于德国Wiley出版社《先进功能材料》和《欧洲化学会志》上。 Wiley出版社审稿人评价说：“作者描述了一个独特的普适的方法，可制备多种钨酸盐纳米棒／线……和完美的纳米结构新材料”。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 同时，通过与德国马普学会胶体与界面研究所合作，俞书宏等已开发出多种双亲水二嵌段聚合物和两亲分子有序组合体共聚物，对无机材料的生物矿化过程晶体的成核、晶化、生长及取向具有特殊调控作用。以这些聚合物为模板，可望在常温常压下获得具有特殊形状和新颖结构的纳米材料。其中，超长BaCrO4和 BaSO4纳米线束及其自组织而成的等级结构和重复类似结构的超结构的工作，被美国化学会《纳米通讯》选为该期刊的今年3月份的“特征封面”；此外，发现通过引入带正电荷的聚电解质胶囊或其它胶体粒子成功地控制了 BaCrO4的成核及生长，制得了超长而分散开的纳米线，论文发表在德国Wiley出版社《先进材料》上。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 俞书宏课题组还运用生物矿化方法，成功制备了一系列具有尺寸、结构、形状可控的金属碳酸盐，如CaCO3、BaCO3等生物矿物材料，并提出了可能的矿化机理。该文发表于今年7月份的JPC特别纪念专集中，JPC为纪念德国著名物理化学家而专门邀请世界著名的课题组为该文集撰写高质量的论文。这一生物矿化方法有可能广泛应用于其它先进无机纳米材料的合成。