基于自組裝技術(shù)的納米功能材料研究進(jìn)展

王 軍,王 鐵

(1. 中國科學(xué)院化學(xué)研究所活體分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190; 2. 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

近30年來,納米材料作為一種發(fā)展活躍的新興材料逐漸受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究人員的關(guān)注. 納米材料又稱納米結(jié)構(gòu)材料,是指維度在納米長度范圍且處于孤立原子(或分子)和塊狀體之間的介觀體系[1]. 納米材料的研究與發(fā)展涉及到合成組裝、性能表征和應(yīng)用開發(fā)3個比較重要的方面. 其中,組裝作為一個重要的環(huán)節(jié),能夠從本質(zhì)上改進(jìn)納米材料性能以拓寬其應(yīng)用范圍. 納米自組裝是指納米顆粒、納米片、納米線等基本結(jié)構(gòu)單元在平衡條件下,通過非共價鍵作用自發(fā)地締結(jié)成熱力學(xué)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)確定、性能特殊的聚集體的過程[2,3],通過納米自組裝技術(shù)開發(fā)系列納米新材料已經(jīng)是當(dāng)今納米材料科學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題[4].

納米自組裝技術(shù)通常利用納米結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或在其表面修飾具有特殊結(jié)構(gòu)的功能基團(tuán)等使其按照一定的規(guī)則自發(fā)地形成有序的周期性結(jié)構(gòu)[5],即超結(jié)構(gòu)或超晶體. 迄今,科研工作者們已經(jīng)開發(fā)了一系列典型的超結(jié)構(gòu)的制備方法,包括水熱/溶劑熱法、熱蒸發(fā)法、模板法及外場輔助法等[6]. 其中模板法又可分為軟模板法和硬模板法. 軟模板通常為兩親性分子形成的有序聚集體,包括表面活性劑[7]、聚合物[8]、生物分子[9]等,如Liu等[10]以尺寸和形狀可控的兩親性三嵌段共聚物為模板,設(shè)計(jì)了一種可實(shí)現(xiàn)超小Cu納米顆粒可控……