一維納米棒具有獨特的尺寸和形貌效應,在新一代電子和傳感器件構件領域應用廣泛。自然界中,這種各向異性生長的材料不多,因此,如何按照認為意愿設計制備具有特定尺寸、形貌以及表面結構的納米棒材料顯得重要而又艱難。
常規控制之輩納米棒的策略主要包括2種:1)利用具有線性孔道結構的分子模具;2)利用DNA分子作為模板。其中,第一種方法采用的氧化鋁或者聚碳酸酯膜“模具”需要被后處理去除,模具孔徑有限,限制了納米棒的尺寸控制。第二種方法雖然能精確控制得到小到2 nm的納米棒,但是DNA的溶解性阻礙其在不同溶劑體系的拓展應用。總之,納米棒的普適性控制制備方法,仍然是一項重要的挑戰!
圖1. 納米棒控制制備策略
有鑒于此,美國佐治亞理工學院林志群課題組報道了一種具有高度普適性的模板法。
圖2. 機理示意圖
Pang等人利用纖維素作為模板,綜合了限域和表面控制的雙重優勢,構建了具有多區域隔離的微反應器,控制合成了多種尺寸、形貌和表面結構的納米棒材料。
該方法的關鍵在于:將纖維素按照尺寸精確區分為具有不同長度的單個分子鏈,這些單個的纖維素分子鏈用作“洗瓶刷”結構的“脊柱”,指導形成納米尺度的反應器。
圖3. 納米棒表征
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