我國(guó)科學(xué)家成功合成新型手性無(wú)機(jī)納米材料

在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：21521001，21431006，51732011）的資助下，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏教授研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)家納米科學(xué)中心唐智勇研究員、多倫多大學(xué)愛德華·薩金特（Edward Sargent）教授合作，利用局域磁場(chǎng)調(diào)控電偶極矩與磁偶極矩之間的相互作用，成功合成了一類新型手性無(wú)機(jī)納米材料。研究成果以“半導(dǎo)體納米棒的區(qū)域選擇性磁化（Regioselective magnetization in semiconducting nanorods）”為題，于2020年1月20日發(fā)表在 《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-019-0606-8。

手性材料在推動(dòng)生物標(biāo)記、手性分析和檢測(cè)、對(duì)映異構(gòu)體選擇性分離、偏振相關(guān)光子學(xué)和光電子學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。目前，傳統(tǒng)手性納米材料主要是通過引入手性配體或構(gòu)造螺旋結(jié)構(gòu)等利用電偶極矩調(diào)控的方式構(gòu)筑，然而這類手性材料在環(huán)境穩(wěn)定性和導(dǎo)電性方面存在局限性，從而限制其實(shí)際應(yīng)用。探索新的調(diào)控機(jī)制并構(gòu)筑新型手性納米功能材料是突破這一科學(xué)瓶頸的新途徑。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一維納米結(jié)構(gòu)單元中定點(diǎn)選擇性復(fù)合磁性材料，在特定位置引入局域磁場(chǎng)，可以構(gòu)建磁光手性納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)。他們通過次序引入中間緩沖層改變材料間的界面能差異，實(shí)現(xiàn)了磁性材料在不同半導(dǎo)體特定位置的選擇性生長(zhǎng)。本研究以常見的一維硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體納米棒為例，通過在納米棒的頂點(diǎn)處集成Ag2S/Au核殼結(jié)構(gòu)組分，催化Fe3O4磁性納米顆粒的定點(diǎn)生長(zhǎng)，成功構(gòu)筑了ZnxCd1-xS-Ag2S/Au@Fe3O4(x=1,0.9,0.5,0.3,1)四元異質(zhì)納米棒。異質(zhì)納米棒的電偶極矩發(fā)生偏轉(zhuǎn)并與磁偶極矩產(chǎn)生非零相互作用，從而在不引入手性配體、螺旋結(jié)構(gòu)或手性晶格的前提下，展現(xiàn)出了手性光學(xué)活性。

該方法可應(yīng)用于制備多種半導(dǎo)體材料與磁性組分耦合的材料。同時(shí)，新型手性無(wú)機(jī)納米材料的成功開發(fā)使得在室溫下各向異性鐵磁性及自旋操控成為可能，從而有望為自旋電子學(xué)和量子計(jì)算技術(shù)提供新的材料平臺(tái)。

［信息來(lái)源］國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì).我國(guó)科學(xué)家成功合成新型手性無(wú)機(jī)納米材料 [EB/OL].(2020-3-24).http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info77590.htm