中国科技大学突破螺旋纳米线合成技术，为仿生材料研究开辟新途径

中国科技大学突破螺旋纳米线合成技术，为仿生材料研究开辟新途径

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://www.cas.cn/xw/kjsm/gndt/200906/t20090608_641011.shtml

2.

https://www.cas.cn/ky/kyjz/200501/t20050117_1026556.shtml

3.

http://www.hfnl.ustc.edu.cn/detail?id=20254

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http://www.hfnl.ustc.edu.cn/detail?id=254

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http://www.hfnl.ustc.edu.cn/detail?id=14144

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http://www.hfnl.ustc.edu.cn/detail?id=20261

7.

https://science.sustech.edu.cn/portal/Article/index?id=958&cid=10&year=2022&nav_id=95

中国科技大学俞书宏教授团队在螺旋纳米线研究领域再次取得重大突破。他们通过创新性的仿生合成方法，成功制备出超长螺旋状纳米线，并揭示了全新的螺旋结构形成机理。这一成果不仅为仿生合成特殊复杂无机结构开辟了新途径，也为未来在储能、光电转换等领域的应用奠定了基础。

研究团队采用了一种独特的外消旋嵌段聚合物作为分子模板，通过简单的低温溶液反应，在常温常压下成功诱导碳酸钡纳米晶排列形成超长螺旋结构。这种合成方法突破了传统上依赖大分子和有机构筑单元自组织形成螺旋结构的限制，首次证明了通过纳米颗粒的方向性构筑也能实现自发螺旋结构的形成。

研究团队提出了一种全新的螺旋结构形成机理。他们发现，非均匀性聚合物的吸附会导致中尺度上自发式对称性的破坏，进而通过纳米结构单元的相互作用形成手性结构成分。这一发现颠覆了传统的螺旋结构形成理论，为设计和合成具有复杂特殊结构的无机材料提供了新的理论基础。

这种新型螺旋纳米线结构展现出优异的性能和广泛的应用前景。研究团队已经将其应用于柔性光热电器件的制备，通过辐射冷却和选择性光谱吸收材料的协同利用，成功实现了高效的能量转换。在户外测试中，这种器件在阳光照射下两端可以产生近30K的温差，展现出优异的光热转换性能。

此外，这种螺旋纳米线结构还具有以下潜在应用：

1. 储能领域：螺旋结构可以提供更大的表面积，有利于提高电化学反应效率，有望应用于高性能电池和超级电容器。

2. 光电转换：螺旋结构的特殊光学性质使其在光催化、光探测等领域具有潜在应用价值。

3. 生物医学：仿生螺旋结构可以用于药物输送、生物传感等生物医学应用。

这一突破性成果是中国科技大学模拟生物矿化与化学实验室多年研究积累的结晶。实验室融合化学、材料科学、生命科学等多学科研究力量，致力于无机晶体和超结构的人工可控制合成及其性能研究，已达到国际领先水平。

该研究成果发表在Nature Materials等国际顶级期刊上，得到了审稿人的高度评价：“作者首次报道由无机纳米结构单元构筑成功的螺旋结构，该工作非常新颖并对材料界具有极大的兴趣，是在人工合成体系中发现的分子构筑学领域的最新进展。”

这一突破不仅展示了中国在仿生合成领域的科研实力，也为未来开发具有特殊功能的纳米材料提供了新的思路和方法。随着研究的深入，这种新型螺旋纳米线结构有望在多个领域实现产业化应用，为科技进步和产业升级注入新的动力。