德国耶拿大学和埃尔兰根纽伦堡大学的研究小组开发了纳米材料的新方法

(德国耶拿)来自德国耶拿弗里德里希席勒大学和埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希亚历山大大学的科学家采用所谓的自下而上的方法成功开发了纳米材料。正如科学杂志ACS Nano 所报道的，他们利用了晶体在结晶过程中通常沿特定方向生长的事实。这些产生的纳米结构看起来像“蠕虫状和装饰棒”，可用于各种技术应用。

“蠕虫状纳米结构”

“我们的结构可以被描述为带有装饰的蠕虫状杆，”菲利克斯·谢赫教授解释道。“这些棒中嵌入的是球形纳米颗粒;在我们的例子中，这是二氧化硅。然而，除了二氧化硅之外，还可以使用导电纳米粒子或半导体，甚至可以使用混合物，使用我们的方法可以将其选择性地分布在纳米晶体中，”他补充道。因此，科学技术的可能应用范围很广泛，从信息处理到催化。

了解和控制形成过程

“这项工作的主要重点是了解制备方法本身，”化学家解释道。他解释说，为了生产纳米结构，有两种不同的方法：将较大的颗粒磨成纳米尺寸，或者用较小的成分构建结构。“我们想要了解并控制这个构建过程，”沙赫描述道。为此，该团队使用单个二氧化硅颗粒(称为二氧化硅)和接枝链状聚合物分子作为一种壳。

定向晶体生长

“人们可以把它想象成球体上的毛发，”科学家解释道。他补充道：“这些毛发是由一种叫做&luo;聚(异丙基恶唑啉)&ruo;的材料制成的。该物质加热时会结晶。这就是我们方法的想法：晶体几乎不会同时在所有方向上生长，而是更喜欢特定的方向。这称为各向异性。因此，我们能够有意地生长我们的纳米结构。”

在这个过程中，团队发现了一个有趣的现象。“为了使聚合物结晶，需要少量不与颗粒表面结合而是自由存在于反应溶液中的物质，充当一种胶水。我们发现所需的量非常小，几乎无法检测到。但他们是需要的，”他补充道。

强强合作

沙赫对使这项研究成为可能的独特合作感到特别兴奋。“如果没有与埃尔兰根大学迈克尔·恩格尔教授的出色合作，这项工作就不可能完成，”耶拿的科学家强调道。“借助描绘多个尺度行为的计算机模拟，我们能够复杂地解决纳米结构形成背后的复杂分子过程。这是一个令人兴奋的挑战，”恩格尔补充道。

两位科学家总结道：“今年早些时候，我们有机会一起参加加州大学圣巴巴拉分校卡维理理论物理研究所 (KITP) 的一个项目。在本次研讨会期间，我们共同撰写了这份手稿。当然，基础实验是事先进行的，部分是在德国研究基金会资助的 TRR 234“CataLight”合作研究中心的框架内进行的。但研讨会鼓舞人心的氛围给了我们完成工作所需的动力。”

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