在晶體的生長(zhǎng)過(guò)程中，納米粒子是否能夠充當(dāng)“人造原子”，成為構(gòu)建復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的積木？這一理論一直存在爭(zhēng)議。美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究或能解決上述爭(zhēng)論，并為未來(lái)的能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存設(shè)備發(fā)展指明方向。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近日出版的《科學(xué)》雜志上。
該實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部門(mén)的科研人員利用透射電子顯微鏡和先進(jìn)的液體池處理技術(shù)，對(duì)由鉑、鐵納米粒子構(gòu)成的納米棒的生長(zhǎng)軌跡進(jìn)行了實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)。成像分辨率可達(dá)半埃（光譜線(xiàn)波長(zhǎng)單位），比單個(gè)氫原子的直徑還要短。觀(guān)測(cè)結(jié)果有力地支持了納米粒子在晶體生長(zhǎng)中充當(dāng)“人造原子”角色的理論。
在觀(guān)測(cè)中，納米粒子會(huì)由定向附著開(kāi)始，在溶液中形成彎曲的多晶鏈，并逐漸排列起來(lái)，首尾相連形成能延展至單個(gè)晶體納米棒的細(xì)長(zhǎng)納米線(xiàn)，其長(zhǎng)度厚度比可達(dá)40∶1。由此可見(jiàn)，在納米晶體的生成過(guò)程中，納米粒子鏈和納米粒子為構(gòu)建納米棒提供了基本的建筑模塊，整個(gè)流程十分巧妙而高效。此前，類(lèi)似的觀(guān)測(cè)通常只限于晶體生長(zhǎng)的前幾分鐘，而新研究能夠有效延長(zhǎng)這一時(shí)間達(dá)數(shù)小時(shí)，可謂在納米粒子生長(zhǎng)軌跡觀(guān)測(cè)方面取得的重大進(jìn)展。
研究人員表示，之所以選擇鉑、鐵納米棒作為研究對(duì)象，是因?yàn)殡姶呋牧嫌型麘?yīng)用于下一代的能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備。研究具有不同形狀、結(jié)構(gòu)的膠狀納米晶體生長(zhǎng)的關(guān)鍵在于長(zhǎng)久保持觀(guān)察窗內(nèi)的液態(tài)環(huán)境，以使反應(yīng)能夠完全發(fā)生。他們?cè)谟袡C(jī)溶劑中溶解鉑、鐵的分子前體，利用毛細(xì)管壓促使生長(zhǎng)溶液進(jìn)入氮化硅液體池中，并利用環(huán)氧樹(shù)脂膠密封?？蒲腥藛T強(qiáng)調(diào)，對(duì)于液體池的密封十分重要，可使池內(nèi)的液體不至于變粘。一旦液體粘滯，就將阻礙納米粒子的相互作用，從而抑制晶體的生長(zhǎng)。而在之前的研究中，這一情況時(shí)有發(fā)生。
根據(jù)研究人員的觀(guān)測(cè)，單個(gè)納米粒子僅會(huì)存在于晶體生長(zhǎng)的初始，隨后其將被短鏈的納米粒子所取代，并最終形成長(zhǎng)鏈的納米粒子。這在單個(gè)分子和分層的納米結(jié)構(gòu)之間搭設(shè)了橋梁，也為合理設(shè)計(jì)出具有可控特性的納米材料鋪平了道路。（新華網(wǎng)）