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纳米粒子膜可以卷起来

2020/2/14 3:45:01
  

由于金纳米粒子膜两面的有机分子是非对称分布,研究人员能用电子束以特定方向折叠这种膜。

  科技日报北京 8 月 3 日电 (记者常丽君)20 多年前,科学家就用纳米粒子造出了 2D 薄膜、3D 晶体等各种随机聚集结构,但一直还不能把一张薄膜卷起来,或折成复杂的三维结构。最近,美国芝加哥大学、密苏里大学和美国能源部阿尔贡国家实验室的研究人员发现,用一种简单的方法就能做到这一点。这让科学家有望设计出电、磁、机械属性可调节的新型薄膜,而这些新型薄膜在各种电子设备中有着广泛用途。同时,这项研究对理解生物系统也有重要意义。

  据物理学家组织网 8 月 3 日(北京时间)报道,给一些金纳米粒子(只有几千个金原子)涂上一层类似油的有机分子后,会让金粒子聚在一起。当它们漂浮在水上时,会形成一张膜,水蒸发后,就留下一小片薄膜。该项目负责人、美国能源部纳米材料中心科学家林小民(音译)说:“就像个鼓面。但它非常薄,由单层纳米粒子构成。”

  把薄膜放在扫描电子显微镜的电子束下面时,它每次都以相同方向弯折,甚至卷成管状。林小民说:“这让我们很好奇,为何它会向一个方向弯折。”

  他们分析了这种现象的原因,答案与薄膜表面的有机分子有关。这些有机分子是憎水的,漂在水面时会尽量避免与水接触,最终会在纳米粒子膜上下形成非均匀分布。当电子束照射这些有机分子时,会让它们和邻居分子间形成额外的键,产生不对称压力而让薄膜弯折。

  伦敦帝国学院化学物理学教授费尔南多·布莱斯密说:“这些结果非常吸引人,将大大提高我们造出形状可控的纳米结构的能力。”

  理论上,用这种方法能使任何纳米粒子薄膜发生折叠,只要膜的表面分子是非对称分布的。林小民说:“你可以用一种憎水分子,通过水面排斥使有机分子形成非均匀分布,也可以用两种不同的分子,关键是分子必须是非均匀分布。”

  总编辑圈点

  一部大牌手机的侧面曲屏让众多智能机爱好者趋之若鹜,为了这 0.1 英寸的弯曲,研发者可谓呕心沥血。他们让全世界看到,能弯的不只是蒂姆·库克,还有你从来没想过的手机屏幕。这一次,科学家又有了新发现,一直以来无法弯折的纳米粒子膜竟然有着让人想不到的曲卷现象。如果说生活总有着出乎意料的结局,科学却从没让我们失望,她就像皮格马利翁雕刻出的美少女,总是能在研究者的期望中带给我们最大的惊喜。


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