亚纳米尺度材料——无机材料与高分子材料的新桥梁学术资讯

随着纳米科学的研究不断深入，目前已经有越来越多的研究聚焦于“纳米世界”的底端：一个纳米左右甚至一个纳米以下的尺度。

为了描述这一尺度上的材料，“亚纳米材料（sub-nanometric material）”一词便提出了。

亚纳米尺度材料指至少在一个维度上特征尺寸小于一纳米的材料。

这个特征尺寸接近高分子链/DNA单链的直径，并与无机晶体单晶胞的尺寸相当。

“从2013年首次发现亚纳米无机材料的宏观类高分子性质并提出亚纳米尺度材料的概念开始，我们团队系统地研究了其类高分子聚合机理、本征柔性及组装体力学等性质，以此为基础发现了偏光、手性等独特的性质，后续还有AIE、3D打印、微纳组装等。”在12月22日举行的北京地区广受关注学术成果系列报告会（新能源新材料领域）上，清华大学教授、博士生导师王训表示。

科协频道对话王训亚纳米尺度材料研究背景高分子材料通常具有明显的结构柔性及良好的加工特性，因此被广泛应用于实际中。

然而无机材料由于极性键的组成，在机械加工上往往表现出硬而脆的特点，从一定程度上限制了该材料的实际应用。

王训教授团队发现一维无机纳米材料尺寸限制在一纳米左右时，会出现类生物大分子及高分子的新性质，证明通过在亚纳米尺度精确控制团簇自组装有可能为无机材料的研究及应用开辟新的途径，并表现出兼具无机、有机材料特性的优异性能，因此王训教授团队在超细纳米材料合成的基础上进行了异质结构的设计，在亚纳米尺度甚至原子尺度精确控制不同材料间的界面，并以此为基础开展了催化性质等功能调控。

“‘亚纳米尺度材料’其实是我们自己提出来的，由于材料特征尺寸接近原子分子尺度，分子间相互作用力可以主导其自组装过程，多级相互作用的存在使得组装体具有优异的力学和可加工特性，可能成为打破有机材料与无机材料之间界限的切入点。”王训老师解释道。

对于亚纳米尺度材料来说，首先应该解决的是“临界晶核尺寸”问题。

亚纳米尺度材料的合成方法主要是利用“限制晶核尺寸”的方法，而临界晶核尺寸与体系的过饱和度相关，因此可以通过良溶剂和不良溶剂（对于化合物而言，良溶剂溶解度较高，而不良溶剂溶解度不高）的比例来提高过饱和度，从而减小临界晶核尺寸，再进行取向生长等限制它的尺寸和维度。

亚纳米尺度材料的特征与应用亚纳米尺度材料主要有两大特征和应用。

一是利用亚纳米无机材料的类高分子性质，打通无机材料和高分子材料之间的界限。

无机材料的光电磁特性一般比较优异，而高分子材料一般柔性、可加工，将亚纳米无机材料作为无机材料和高分子材料之间的桥梁，把两种材料放在一个体系之中，使得他们的性能最优化，一种新型的材料就可以产生。

二是利用亚纳米尺度材料接近100%表面原子特性。

由于亚纳米尺度材料表面原子比例接近100%，与外场的相互作用会极大的增强，可能会有优异的光学、催化等性质，因此在催化、能源转换等方面表现出极大的潜力，但是目前还处于研究初期阶段，这一领域目前还有极大的发展空间。

来源：科协频道

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