美(mei)開發(fa)出高(gao)度控(kong)制金(jin)屬(shu)納米結(jie)構的方法(fa)

 美(mei)開發(fa)出高(gao)度控(kong)制金(jin)屬(shu)納米結(jie)構的方法(fa)

為了獲(huo)得燃料電池(chi)中(zhong)的催化(hua)劑和(he)普(pu)通(tong)電池(chi)中(zhong)的電極(ji)，工程師(shi)希(xi)望能(neng)制成多孔的金(jin)屬(shu)薄(bo)膜，爭(zheng)取更(geng)大(da)的表面面(mian)積(ji)以進(jin)行(xing)化學反(fan)應，並(bing)保有(you)較(jiao)高的導電性。而後者(zhe)壹(yi)直是壹項令人(ren)沮(ju)喪的挑戰。現在，美(mei)國康奈爾大(da)學開發(fa)出了(le)壹種新方(fang)法(fa)，可使(shi)多孔金(jin)屬(shu)薄(bo)膜的導電性提高000倍(bei)。這(zhe)壹技術同時為制成(cheng)多種可應(ying)用於工程和(he)醫(yi)學領域(yu)的金(jin)屬(shu)納米結(jie)構開(kai)啟(qi)了大門。相(xiang)關研(yan)究(jiu)報(bao)告發(fa)表在近(jin)期(qi)出版(ban)的《自然(ran)·材(cai)料》雜(za)誌網絡(luo)版(ban)上。

康奈(nai)爾大(da)學材料(liao)科學和(he)工程系(xi)教(jiao)授烏(wu)利(li)希(xi)·威斯(si)納說，他們已(yi)經借助(zhu)混(hun)合加(jia)熱方法(fa)，實現(xian)了(le)對(dui)於所產生材(cai)料(liao)的構成成分(fen)、納米結(jie)構和(he)導(dao)電性等功能的高水平控(kong)制。新方(fang)法(fa)基於學界(jie)所(suo)熟悉的溶膠凝(ning)膠法(fa)，將壹(yi)定的矽化合物和(he)溶劑混(hun)合，可自組裝(zhuang)出含(han)納米級蜂窩(wo)孔洞(dong)的二氧(yang)化(hua)矽(gui)結(jie)構。研(yan)究(jiu)人(ren)員所(suo)面(mian)臨的挑戰就是添加(jia)金(jin)屬(shu)，以創(chuang)造出導(dao)電的多孔結(jie)構。

論(lun)文(wen)*作(zuo)者(zhe)、現任(ren)美(mei)國西北大(da)學研(yan)究(jiu)員的斯科特·沃倫解釋說，在此前的實驗中(zhong)，他們發(fa)現(xian)添加(jia)少(shao)量金(jin)屬(shu)將(jiang)破(po)壞溶液形成凝(ning)膠的過程。而(er)由於氨基酸(suan)分(fen)子的壹端對(dui)矽(gui)具有(you)吸(xi)引力，另壹(yi)端對(dui)金(jin)屬(shu)具(ju)有(you)吸(xi)引力，科研(yan)人(ren)員萌(meng)生(sheng)了利(li)用氨基酸(suan)將金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)和(he)矽(gui)原子相連(lian)的想法(fa)，這(zhe)可避免由相(xiang)位(wei)分(fen)離(li)引發(fa)的金(jin)屬(shu)薄(bo)膜自組裝(zhuang)過(guo)程中(zhong)斷(duan)。

基於上述(shu)途(tu)徑能出更(geng)多的金(jin)屬(shu)、矽(gui)碳納米結(jie)構，並(bing)大幅(fu)提高其(qi)導電(dian)性。矽和(he)碳可(ke)被(bei)移除，只(zhi)留(liu)下金(jin)屬(shu)多孔結(jie)構。但(dan)矽—金(jin)屬(shu)結(jie)構即(ji)使(shi)在高(gao)溫下(xia)也能保持(chi)自己的形態(tai)，這(zhe)對(dui)於燃料電池(chi)十(shi)分(fen)有(you)益(yi)。沃倫同時表示，僅(jin)移除矽留(liu)下碳—金(jin)屬(shu)絡(luo)合物則提供(gong)了其(qi)他可能(neng)性，包(bao)括(kuo)可形成較(jiao)大的孔洞(dong)等。

實驗報(bao)告顯示，新(xin)方(fang)法(fa)能被(bei)用於對(dui)構(gou)成成分(fen)和(he)結(jie)構具(ju)高度控(kong)制水平的多種材料(liao)。科研(yan)團隊(dui)幾乎為元(yuan)素周(zhou)期(qi)表中的每種金(jin)屬(shu)都出了(le)壹種結(jie)構，配(pei)合其(qi)他化學過程，孔洞(dong)的尺寸可(ke)達(da)到0納米至500納米。他們同樣了填(tian)充(chong)金(jin)屬(shu)的矽納米粒(li)子(zi)，小(xiao)到可被(bei)人(ren)類(lei)所(suo)攝(she)入(ru)和(he)吸(xi)收，這(zhe)有(you)望(wang)應用於生物醫學領域(yu)。此外，威斯(si)納的團隊(dui)還以出“康(kang)奈爾點(dian)”而(er)聞名(ming)，其(qi)可將(jiang)染(ran)料(liao)封裝在(zai)矽納米粒(li)子(zi)中(zhong)，因此溶膠凝(ning)膠工藝(yi)或(huo)也可應(ying)用於構建(jian)包(bao)含光敏染(ran)料(liao)的太陽能(neng)電(dian)池(chi)中(zhong)。