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1、Nat. Mater.:镓纳米颗粒中固液两相热学稳定共存现象

图1 蓝宝石上镓纳米颗粒相态变化的高分辨透射电镜图

纳米尺寸限制在金属发生成核、生长以及相行为时的影响在过去几十年里都是研究热点。金属镓(Ga)是第三主族元素,其自身具有多晶态以及不同寻常的相变行为等特点,是基础研究的关注热点。先前的大部分研究表面,块体镓具有与温度相关的固-固相变现象。而当尺寸被限制在纳米尺度时,尺寸相关的固-固相变亦可以实现。但是纳米颗粒固液共存现象却一直没有被人们观察到。

献链接:Thermally stable coexistence of liquid and solid phases in gallium nanoparticles(Nat. Mater., 2016, DOI: 10.1038/ nmat4705)

2、Nat. Commun.:带有石墨烯等离子体的纳米级分子振动指纹远场红外光谱

图2 CaF2纳米基片的光学性质

远场中红外(MIR)光谱可以直接探测众多种类分子和化合物的振动特性,在广泛的应用(例如化学检测,食品安全和生物传感)中扮演越来越重要的角色。红外光谱是一个功能强大的散装材料表征方法,特别是对于600至1500cm-1之间指纹区域的分子振动。然而,由于微米波长的红外光和纳米分子之间弱光物质的相互作用,给研究纳米级分子指纹带来了困难。

献链接:Far-field nanoscale infrared spectroscopy of vibrational fingerprints of molecules with graphene plasmons(Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12334)

3、Angew. Chem. Int. Ed.:碳纳米管与π- 凝胶因子作用形成超分子手性同轴纳米电缆

图3 MC-OPV和MC-OPV/SWNT的AFM图片以及MC-OPV/SWNT的HRTEM图片

在自然界中,从细小的生物(如烟草花叶病毒)到大量的非对称的物体(例如星系),可观察到的手性是一个有趣现象。以前的研究揭示了碳纳米管(CNTs)与聚合物之间的相互作用,π-共轭分子、蛋白质和DNA可导致具有迷人性能的功能杂化材料产生。

献链接:Formation of Coaxial Nanocables with Amplified Supramolecular Chirality through an Interaction between Carbon Nanotubes and a Chiral π-Gelator(Angew. Chem. Int. Ed.,2016,DOI: 10.1002/anie.201605354)

4、Angew. Chem. Int. Ed.:二元二氧化硅胶体晶体内由交替堆叠填隙纳米空间构筑介孔超晶格

图4 BNMS结构分析图

设计超晶格是材料获取新颖性质和多功能集成的有效途径。如今关于超晶格的研究已经很多,但是利用超晶格实现可用于分子传输通道、反应场所以及分离的纳米空间(nanospace)构筑却依然很少有人触及。虽然非经典(nonclassical)纳米空间结构诸如手性结构或者准晶结构已经被成功合成,但是纳米空间的有序超晶格(即介孔超晶格)的制备却仍然是一项挑战。

献链接:A Mesoporous Superlattice Consisting of Alternately Stacking Interstitial Nanospace within Binary Silica Colloidal Crystals(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/ anie.201605027)

5、ACS Nano:液槽透射电镜原位观察纳米结构的动态形成

图5 电置换反应中银纳米立方体的腐蚀及金的沉积过程

纳米粒子,想来诸位自然是明白它的神奇所在,而人们对于观察和研究纳米粒子形成的动态过程,却在很长一段之间里是停留在非原位的研究方法(ex situ methods)上。一种较为流行的方法便是所谓的“淬灭-观察(quench-and-look)”法——使纳米粒子形成反应在不同阶段淬灭暂停,然后再用电镜等观察不同阶段纳米粒子的变化,进而理解其形成的动力学过程。但是对于纳米粒子形成的初始阶段,或形成过程很快的反应,这样一种方法显然无用武之地。因此,近年来原位的研究方法便应运而生。

献链接:Real-Time Dynamics of Galvanic Replacement Reactions of Silver Nanocubes and Au Studied by Liquid-Cell Transmission Electron Microscopy(ACS Nano,2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b03020)

6、ACS Nano:配体设计调控Au25纳米簇的电学和催化性能

图6 金纳米簇及其催化性能

近来,结构确定的金纳米簇已经逐渐发展为一类功能多样的纳米材料,其在纳米催化、纳米探针、光电材料、生物技术等诸多领域展现出极其强大的应用前景。另一方面,一系列具有不同尺寸的有机配体保护的金纳米簇业已被合成与表征。其中,硫醇保护的金纳米簇由于其尺寸可调及优异的催化性能,获得了人们广泛的关注。粒径小于2纳米的该类金纳米簇表现出了明显的非金属行为——电子能量量子化,其原因便是量子尺寸效应,而该性质进而又会显著地影响材料的催化性能及其他性质。除了尺寸效应以外,金纳米簇保护剂的化学性质对纳米簇的性能同样有着极其重要的影响。

献链接:Tailoring the Electronic and Catalytic Properties of Au25 Nanoclusters via Ligand Engineering(ACS Nano,2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b03964)

7、ACS Nano:类肺泡,封装金属空心纳米晶组装形成纳米泡

图7 封装有金属的沸石纳米晶组装成的纳米泡及其电镜图

空心纳米沸石具有极大应用前景,其在催化、吸附和离子交换分领域扮演着重要角色。传统的沸石材料由于其孔道较为狭长,限制了物料的传输过程。负载到沸石材料上的金属也只是简单地附着在沸石表面,金属的烧结和浸出在所难免,从而影响此类材料的实际应用。将金属包裹或封装在沸石中似乎能够很好地解决上述问题,可是被包裹金属的活性却可能会明显降低。近来人们尝试利用空心沸石包裹金属,进而提升金属活性,但是问题仍旧存在,比如此类材料在高温条件下仍旧会被烧结。更加实用的解决方案需要研究者来设计。

献链接:Hollow Alveolus-Like Nanovesicle Assembly with Metal-Encapsulated Hollow Zeolite Nanocrystals(ACS Nano,2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b00888)

8、Nano Lett.:反应气体促使金属纳米粒子催化剂表面形成纳米簇

图8 反应气体促使金属纳米粒子催化剂表面重构

工业上使用的金属催化剂通常是粒径在1-10纳米的具有不同形状且负载在金属氧化物上的金属纳米粒子。活性催化位点通常是一个或几个具有特殊的几何或电子结构的金属原子。弄清金属催化剂原子层度上的结构和化学问题是理解金属催化机理的关键所在。然而在过去,想要清楚地解析催化反应过程中表面原子的变化是一个很困难的过程,这主要由于很多对表面敏感的许多分析工具都需要高真空的条件,对于气相原位分析的能力有限。而近年来新的表面分析技术的发展使得这些研究变得越发容易。

献链接:Formation of Second-Generation Nanoclusters on Metal Nanoparticles Driven by Reactant Gases(Nano lett.,2016,DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01718)(见下方“阅读原 ”)

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