纳米蠕虫为纳米项链结构提供了新的方法途径

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研究人员开发了一种新技术，用于制作纳米级项链，这种项链基于穿在聚合物主干上的微小星形结构。该技术可以提供一种从半导体，磁性，铁电和其他可以提供有用纳米级特性的材料生产混合有机 - 无机烤羊肉串结构的新方法，到目前为止，研究人员已经制作了多达55个纳米级的纳米项链。

基于模板的方法通过活性聚合技术生长两亲性蠕虫状二嵌段共聚物，其中聚合物结构用作纳米反应器，其基于各种前体材料形成横向连接的纳米晶体结构。纳米盘的平均直径约为10纳米，厚度为4纳米，相距约2纳米，佐治亚理工学院材料科学与工程学院教授林志群表示：“我们的目标是制定一种非传统但强大的策略，用于生产各种有机 - 无机混合烤羊肉串。” “这是制作这些不寻常结构的一般技术。现在我们已经证明了它，我们相信我们可以使用几乎无穷无尽的材料来制作这些纳米项链。

一维纳米项链可以具有光学，电子，光电，传感和磁性应用。迄今为止，研究人员已经研究出了硒化镉（CdSe），钛酸钡（BaTiO3）和氧化铁（Fe3O4）的结构，但相信许多其他材料 - 包括金 - 也可以使用，该技术开始于由α-环煳精，由六个葡萄糖单元组成的环状低聚糖制成的包合复合物的形成。在中心中空的α-环煳精在已建立的自组装过程中自身缠绕在聚乙二醇（PEG）链上。α-环煳精带有螺纹的聚合物主链被较大的封端剂封端以保留微小结构。

每个α-环煳精具有18个羟基（OH）基团，其可通过酯化过程转化为溴（Br）基团。然后在溶液中从这些溴基团生长二嵌段聚合物“纳米线”结构。由聚（丙烯酸） - 嵌段聚苯乙烯（PAA-b-PS）组成，蠕虫状二嵌段共聚物由亲水的内聚（丙烯酸）（PAA）嵌段和外聚苯乙烯（PS）嵌段组成。是疏水的。

因为在每个α-环煳精上生长如此多的二嵌段，它们的拥挤会拉伸聚合物主链，最后，金属离子前体优先掺入由蠕虫状二嵌段共聚物纳米反应器的内部PAA嵌段占据的空间中，形成晶体。这些水晶连接曾经独立的结构，形成纳米项链 - 类似于微小的蜈蚣，我们惊讶地发现这些纳米烤肉串使用蠕虫状二嵌段共聚物作为纳米反应器生长成单一的无机结构，”林说。“在透射电子显微镜成像下，你会看到纳米盘状的烤肉串结构周期性地位于拉伸的聚合物shish上。

透射电子显微镜图像清楚地显示了纳米盘状烤肉串，因为它们由具有高电子密度的材料制成。然而，连接PEG shish没有显示，因为它是单链并且其电子密度小得多，Lin的研究小组最初对这些结构的形成感到惊讶，该研究小组预计将生产类似于纳米棒或纳米线的结构。但是，中国宁波大学的团队成员Yuci Xu进行的模拟证实了他们在实验中观察到的结构的形成。模拟还允许预测将产生的结构尺寸，基于模拟，我们可以理解这种纳米项链式结构的生长机制，”林说。“这种纳米项链的布置非常适合模拟。模拟和实验很吻合，这增加了我们对结构的理解。”

随着他们的成长技术的展示，研究人员现在想要描述微小结构的特征并建立潜在的应用。虽然尚未对这些进行研究，但Lin认为，基于半导体材料的结构可能具有电子应用，其中电子穿过相邻的纳米盘，这种方法的重要性在于，您可以制作什幺材料，并且不限制您可以设计的结构的尺寸和形状，”他说。“这种纳米反应器方法可能有很多潜在的有利特征，Lin说，存在形成纳米项链结构的其他技术，但没有一种技术使用类似的模板和纳米反应器方法。

在未来的工作中，Lin的小组计划检查他们构建的结构的属性，测试其他潜在的材料，并检查可能适合的应用程序。虽然之前已经研究过单个纳米盘的性质，但它们的集体相互作用可能提供一些潜在的独特性质，这篇论文代表了在纳米尺度上形成混合有机 - 无机烤羊肉串的有趣证明，”林说。“我们渴望更多地了解他们可能拥有的独特属性，并探索潜在的应用。
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