Nature Nanotech重磅：中国教授将纳米模版法玩出新境界
相信你对模版法并不陌生。在纳米技术中，模版法常用来造孔或者制备形貌各异、不同大小、不同表面积的纳米材料。既然是模板法，最终的纳米材料就会受到模板的限制。比如模板为介孔，最终的纳米材料在一定程度上也是介孔；模板为方形，所制备的纳米材料也将是方形。目前，如何将多种形貌或尺寸的纳米材料在纳米尺度上融合一体成为亟待解决的问题。比如：将不同成分的纳米线规则整合排列；同时制备出既有球形又有块状的纳米粒子。来自德国伊尔梅瑙工业大学的Prof. Lei课题组将纳米模版法玩出了新境界。他们通过模板法，将不同成分、不同形貌的纳米材料融合到一起。让我们先一睹为快：
图 1
Illustrations and corresponding SEM images (top-down and tilted views): nanowire/nanowire (a);
nanowire/nanotube (b); nanotube/nanotube (c); nanodot/nanodot (d)
图 2
SEM images of binary arrays of Au nanodots with the same height but different morphology combinations: top-down (g, left) and tilted (g, right) binary square/four-cross dots and top-down (h, left) and tilted (h, right) binary square/eight-cross dots, respectively. Scale bars, 200 nm.
图 3
a, SEM image of a typically large-scale ternary-pore template (50 × 20 µm). b–d, SEM images of ternary-pore templates with different geometry combinations , where the anodized A- and B-pores are labelled with green and yellow squares and the selectively etched C-pores are labelled with red ovals (or circles), respectively.
制备方法如下：
图 4
他们首先利用印刷和阳极处理方法处理铝箔，从而在正面形成一种形状孔结构、孔A（图4中的方形孔）。然后祛除铝箔，并在反面进行选择性刻蚀，从而形成另外一种孔结构、孔B（图4中的圆形孔）。最终将保护层（Barrier layer）祛除就形成了不同纳米尺度、不同孔结构的复合材料。在这种两步法的基础上，通过调节刻蚀时间、刻蚀环境，可以分别调节孔A和孔B的大小和深度。具体表征如下图5：
图 5
不同孔结构模板材料成功合成后，就可以通过多种方法（比如ALD的方法）选择性填充不同成分纳米前驱物。图1a-d分别为Ni与Ag的纳米线与纳米线的组合、纳米线和纳米管的组合、纳米管和纳米管以及纳米点和纳米点的组合。图2为不同形貌金纳米点的组合。
纳米多级结构融合的作用：
如何将不同成分、不同结构的纳米材料在微观尺度的结合一直纳米学家的研究热点。在化学反应中，纳米尺度的结合有利于串联反应的发生（tandem catalysis）。在催化中的异相结、异质结常是催化活性中心。各种电子器件中，比如QLED中，如何实现多层纳米结构的结合对电子的转移与传输至关重要。
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