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不能定制纳米材料?来试试自组装技术  

2017-07-18 08:12:24|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家们发现了一组合成聚合物,它们可以自行组装成具有一定直径的纳米管。

当你把一个盒子从家具店里带回家时,你不会想到螺丝、板条和其他的东西会神奇地会聚到一张床或桌子上。然而,这种自我组装每天都在自然界中发生。没有什么能告诉原子让其如何连接在一起,也没有什么能告诉DNA让其该怎么形成。如今,生活材料包含了更大的整体的指导和能力。

密歇根大学研究员尼克?科托夫(Nick Kotov)表示:“自组装是一个复杂结构在大自然中融合在一起的一般过程,它们具有动态性、多功能性、强适应性。

解锁自组装将有可能使我们能够创建出自然界中不存在的材料,但目前我们还无法创造我们自己。

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利用自组装技术,科学家们可以制作出自定义的材料,既可以像生物体系那样具有通用性,也可以像工业级那样坚韧。这些材料可用于更好的净水器、更高效的太阳能电池、更快的催化剂,改进制造下一代电子产品。在制造过程中,使用自组装技术也可以更便宜、更有效。

科学用户机构能源部(DOE)办公室的分子铸造研究员罗恩?扎克曼(Ron Zuckermann)说:“我们希望制造合成出的材料与我们所看到的相似。生物系统非常敏感和脆弱,我们想制造出坚固耐用的工业级材料,使其可以做同样的事情。”

但是,科学家们还不能创造出一种兼有生物和合成特征的最好材料。纳米颗粒很可能是其中的关键。当科学家将这些微小的颗粒组装成片或管时,最终产品通常只有一个原子厚。由于纳米颗粒的大小不同,它们的行为方式不同于大量相同的物质。例如,一大块金子不会像钻石那样散射光。但金纳米粒子的散射光效果却非常好,使其在电子显微镜中很有用。与常规材料不同,科学家们可以通过改变其尺寸和形状来控制纳米粒子的特性。

现在,工业应用中一次只能使用一种纳米粒子。这就如同您在使用纳米颗粒的防晒霜和织物中所看到的那样。然而,为了构建定制材料,科学家们需要使多种纳米粒子使其相互作用。目前,要做到这一点的唯一方法是逐个构建这些材料。这是一个非常耗时的过程。

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