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第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼
 

 
  在国家自然科学基金长期资助下,2005年清华大学化学系李亚栋教授领导的课题组在纳米材料合成及功能化应用领域取得新进展。

  李亚栋课题组致力于低维纳米结构合成方法学及纳米材料功能化研究。发展了生物兼容磁性微球的液相控制合成新途径,以多醇还原的方法合成了系列铁酸盐磁性纳米微球,相关文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.(2005,44:2782)上。发展了系列稀土荧光单分散纳米粒子的合成方法,对其上转换、下转换功能化方式进行了探索,相关文章发表在Adv. Mater.(2005,17:2119)上。系统研究了纳米粒子的表面功能化及其生物兼容性,通过Layer-by-Layer技术对上转换荧光材料纳米粒子进行了功能化,利用单分散Au纳米粒子与其之间的荧光猝灭,成功实现了生物分子亲和素的痕量检测,展现了单分散纳米颗粒的高反应活性、选择性在现代生物检测传感器方面的应用前景,相关文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.(2005,44:6054)。此外,在新型金属氧化物低维纳米材料钒氧化物纳米带(Adv. Mater. 2005, 17:764)、不同结构银纳米线(Adv. Mater. 2005,17:2626)、硫化铅三维纳米线阵列(Chem.Eur. J. 2005,11,1889)、稀土磷酸盐纳米线(Chem.Eur. J. 2005,11:2183)等物理化学现象研究上取得了系列进展。

  由于不同化合物晶体结构、性质等方面的差异,发展通用的纳米材料合成方法是当前纳米科技领域研究的热点和难点之一。针对这一重要的问题,基于对低维纳米材料尺寸限制生长基本规律的认识,李亚栋课题组提出了一种“液体-固体-溶液”相转移、相分离的机制,利用金属离子与表面活性剂分子间普遍存在的离子交换与相转移原理,通过对不同界面处化学反应的控制,成功实现了贵金属、半导体、磁性、介电、荧光纳米晶与有机光电半导体、导电高分子及羟基磷灰石等生物医学材料等系列尺寸均一、单分散功能纳米晶的合成制备,相关文章发表在Nature(2005,437:121)上(图1)。

  该方法克服了已有合成路线中采用大量有机溶剂所带来的成本及环境污染问题,突破了现有合成方法通常只能适用于某些单一或有限种类纳米材料的局限。该方法的建立将有助于纳米材料、纳米技术在化学、物理学、材料科学、信息技术乃至生物医学等相关领域得到进一步的应用。目前课题组以该方法为基础,进一步发展完善了系列单分散纳米晶合成、组装及规模化制备技术,并对其功能化及在化学传感、生物医学、太阳能电池等领域的应用开展了探索研究,将为纳米材料真正走向应用提供丰富的材料及技术支持。

 

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