纳米螺丝（nanoscrews）：陈虹宇课题组的艺术之作
前言：
纳米是一门神奇的科学，有些人在这条路上走着走着，做出了技术；有些人做着做着，却成为了艺术。今天跟大家分享一篇纯粹的纳米合成的文献，来自南京工业大学陈虹宇教授课题组（已从南洋理工大学全职回国），论文发表在J. Am. Chem. Soc. (10.1021/jacs.6b06250).
1.手性纳米结构
关于手性纳米结构，陈虹宇教授课题组在Chem. Soc. Rev.（Chem.Soc.Rev., 2013, 42, 2930--2962）上有篇文章进行了比较系统地介绍。纳米尺度的手性结构介于微观分子和宏观物体之间，难以从分子设计的角度进行构建，也难以采用成型加工的方法来制造。在纳米尺度，手性结构的制备方法和理论是比较缺乏的。传统的人们多采用自组装的方式来进行（基于手性模板或者原料），而这篇文章则是采用刻蚀Ag纳米线的方法来得到Ag nanoscrews（由非手性变成了手性）。
2.刻蚀
本文刻蚀的方法并不复杂：将五边形Ag纳米线（80-180 nm）粘在表面氨基化的Si片上，然后在80 oC下用硝酸银的乙二醇溶液处理20 min，水洗，重复5次（多次刻蚀很重要，单次长时间刻蚀并不能得到nanoscrews）。
然后，如下图所示，nanowire已经变成了nanoscrews了。
图1. Ag 纳米线刻蚀前的SEM图片(a)，刻蚀后的SEM(b)，HAADF-STEM image (c)和重建成像图(d-h)。
图2. (a) 不对称刻蚀的示意图. (b) 银纳米线的TEM和SAED. (c) 银纳米线截面的SAED 和TEM. (d) 刻蚀后银纳米线的TEM和选区FFTs. (e) 刻蚀后银纳米线截面的TEM和选区FFTs.
为了更好地探究整个变化过程，作者合成直径更大的纳米线作为前驱体，然后对其进行刻蚀。从下图可以看出，整个纳米线先出现一个个凹陷（pit）,然后慢慢的连接（slanted merging）成凹槽（groove），变成螺纹状结构。
图3. (a) 直径为300-500 nm的Ag纳米线的SEM图片，(b)刚开始刻蚀的SEM图片([100]面保留），(c) 所有[100]面都被刻蚀，形成沟槽；(d) STEM, (e-i)重建成像图, (j-k)三维结构模型；(l) TEM(侧视图，给出了凹陷结构), (m)相应三维模型。
图4. 刻蚀的具体方式示意图
后记：
艺术是用来欣赏的，这里不过多地对具体机理进行介绍，感兴趣的同学可以阅读原文。
这里简单谈谈我对纳米科学的认识。先套用下浙大竺可桢老校长的两个经典问题：诸位在做纳米时，有两个问题应该自己问问，第一，到纳米领域来做什么？第二，将来走出纳米领域后要做什么样的人？
1. 到纳米领域来做什么？如开篇所说，有人是来做技术，有人是来做艺术。但实际上，我觉得技术也好，艺术也好，不管最终是上书架还是上货架，都不应该功利地以是不是暂时有用来衡量值或者不值。纳米科学是不是一定要做到实用，做成纳米医学，纳米催化，纳米光电化学才是正途呢？其实我觉得未必，当然能做成实用很好，但并不是暂时不实用或者说表面上看起来不实用就不值得研究。这就好比如艺术，艺术能当饭吃么，能带动生产力么？未必，但是人类文明进程中何时少了艺术呢？纳米科学也是这样，它首先是基于合成，然后才是应用。把纳米合成当成一种工具，努力地生产新工具，发现新方法，其实是一种积累的过程，或许暂时没用，但是万一哪天有用呢？谁知道呢？
2. 走出纳米领域要做什么样的人？好吧，不管走出或者不走出纳米领域，我觉得纳米科学教给我们的是一种对细节的专注，对目标的执着，以及耐心。Precise control 和rational design其实真的不仅仅是科研的要求，生活中有的时候也需要。所以，做个细心，执着，有耐心的人！
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