西安交大在贵金属纳米铸造方面取得突破性进展

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       自上个世纪九十年代，有序介孔二氧化硅的发现至今，介孔材料因其在生物传感、分离、吸附、催化等领域广泛的应用前景而吸引了研究人员浓厚的兴趣。以有序介孔材料为模板，通过前驱体的填充、还原、去模板化等‘纳米铸造’工艺，可以获得各种有序孔纳米晶材料，包括金属氧化物、金属及合金等。然而，时至今日，与纳米晶在自由溶液体系中成功实现其控制合成不同的是，通过纳米铸造的办法，在介孔通道的受限空间内调控金属纳米晶的生长仍是个巨大挑战。这是由于金属在二氧化硅模板内具有较高的迁移能力，导致金属前驱体的引入及后续还原中抑制产物向模板外迁移成为困难。

       在过去几年，西安交通大学电信学院方吉祥教授课题组一直专注于有序介孔材料在等离激元纳米光学中的应用研究。课题组利用纳米铸造的办法，获得了贵金属纳米粒子超晶格结构，借助其超小的纳米粒子间距（~2纳米）实现了对光的捕获与增强，获得了高灵敏度的表面增强拉曼散射光谱（Advanced Optical Materials. 2015, 3(3), 404；Nanoscale, 2015, 7, 12318.）。这些研究是国际上较早的将介孔材料纳米铸造技术引入等离激元纳米光学的典型工作。后续工作中，进一步研究了原位腐蚀条件下，‘纳米孔-纳米间隙’的等离激元杂化模式，获得了拉曼光谱的进一步增强（Advanced Functional Materials, 2017,DOI: 10.1002/adfm.201603233）。同时，也对纳米铸造过程中，纳米晶的生长机制进行了机理研究（Small, 2018, DOI: 10.1002/smll.201702565）。

       近日，方吉祥教授课题组与华南理工大学李志远教授及新加坡南洋理工大学熊启华教授合作，通过一种‘软包裹’的方案，获得了多种组分、高纯、单分散的高质量贵金属纳米结构，成功的解决了贵金属纳米铸造过程中，产物向介孔模板外扩散这一长期的技术难题。这些有序介孔结构在电化学催化、癌症载药与复合治疗及等离激元纳米光学等领域的应用中均具有优异的性能。这一技术难题的成功解决为后续相关性能的开发奠定了重要基础。此研究成果“A general soft-enveloping strategy in the templating synthesis of mesoporous metal nanostructures”于2月6日发表在Nature Communications, doi:10.1038/s41467-018-02930-9.上，同时该论文被Nature Research Chemistry Community作为亮点报道，西安交通大学大学电信学院为论文的第一作者和唯一通讯作者单位。以上工作得到了国家自然科学基金及陕西省重点研发计划等经费支持。