化學(xué)所在腔體結(jié)構(gòu)與材料領(lǐng)域取得系列進(jìn)展

1、.化學(xué)所在腔體構(gòu)造與材料領(lǐng)域獲得系列進(jìn)展材料科技與生物、物理、化學(xué)、信息、能源和環(huán)境等多學(xué)科多領(lǐng)域的穿插交融，拓展了材料的先進(jìn)性和功能性。自然界中的許多物質(zhì)如細(xì)胞、植物纖維、病毒等，由于具有中空腔體構(gòu)造、跨膜蛋白及敏感孔通道、構(gòu)造化外表和可識別功能等多尺度多層次納米構(gòu)造和組成，因此具有獨特的性能。類似構(gòu)造的人造體系已經(jīng)成為材料科學(xué)中的重要研究方向，在醫(yī)療診斷、靶向治療、可控釋放、熱/聲絕緣、智能流體、催化別離、高效傳感、功能填料等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。化學(xué)所楊振忠研究員和美國Tulane大學(xué)化工系盧云峰教授，在國家自然科學(xué)基金委海外出色青年基金、國家出色青年基金、中國科學(xué)院方向性創(chuàng)新工程的支

2、持下，自2019年開場著眼于腔體構(gòu)造與材料領(lǐng)域開展合作研究，在有序納米孔材料和中空微球復(fù)合體系方面獲得了一系列研究進(jìn)展。在有序納米孔復(fù)合體系方面，提出以多孔陽極氧化鋁膜為模板，結(jié)合無機(jī)物的溶膠/凝膠和嵌段共聚物的自組裝過程，制備了一維納米孔構(gòu)造的二氧化硅纖維和管及其陣列體系，實現(xiàn)了產(chǎn)物形貌和納米孔構(gòu)造的可控調(diào)節(jié)。在空腔內(nèi)引入半導(dǎo)體二氧化鈦，為功能化復(fù)合納米線的制備和納米孔材料在別離等方面的應(yīng)用開拓了新思路和方法圖1Angew.Chem.Int.Ed.2019,42,4201。進(jìn)一步研究了在氧化鋁膜受限空間內(nèi)納米構(gòu)造的演化過程和形態(tài)，研究結(jié)果在Chemmun.2019,166發(fā)表并作為first

3、insidecoverpage，論文發(fā)表一個月內(nèi)被高頻率網(wǎng)絡(luò)點擊同時被列為topten文章。與此同時，他們圍繞著納米孔材料復(fù)合功能化開展了合作研究。以有序納米孔二氧化硅為模板，結(jié)合電沉積或化學(xué)沉積，制備了金屬Pd、Pt等和半導(dǎo)體如CdSe等等功能材料的三維納米線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，為納米尺度的功能器件開發(fā)奠定了根底，有望在光電和熱電裝置、傳感和高密度信息存儲器等領(lǐng)域得到應(yīng)用圖2Angew.Chem.Int.Ed.2019,43,6169。以含有可聚合的雙炔基團(tuán)的無機(jī)功能單體制備有序納米孔復(fù)合材料，實現(xiàn)了材料的可逆溫度響應(yīng)變色J.Am.Chem.Soc.2019,127,12782。在中空微球復(fù)合體系方面

4、，提出以核/殼凝膠微粒為模板，利用凝膠的可浸透性和容易與功能物質(zhì)復(fù)合等特點，制備新型核/殼復(fù)合功能二氧化鈦微粒和相應(yīng)的中空微球。與傳統(tǒng)的layer-by-layerLBL沉積技術(shù)相比，解決了空腔尺寸不可控的關(guān)鍵問題。發(fā)如今溶膠/凝膠過程中，電場可以誘導(dǎo)球殼形成多孔構(gòu)造Angew.Chem.Int.Ed.2019,42,1943，為其進(jìn)一步應(yīng)用奠定了根底。利用該方法可制備具有響應(yīng)特性的多孔中空凝膠、二氧化硅、導(dǎo)電聚苯胺及其復(fù)合的中空微球Adv.Funct.Mater.2019,13,949。為了抑制中空微球殼層易破的缺點，進(jìn)一步提出利用多孔中空微球作模板，通過控制反響產(chǎn)物不同沉積地點，而得到多種形態(tài)的中空球圖3Adv.Funct.Mater.2019,15,1523。對多孔中空微球模板的外層和內(nèi)層進(jìn)展凝膠化處理，進(jìn)一步與功能物質(zhì)復(fù)合，溶劑溶解或高溫?zé)Y(jié)除去模板后制得雙層構(gòu)造的中空微球圖4Angew.Chem.Int.Ed.2019,44,6727。