大量的纳米粒子

大学公园,爸爸。——用简单的化学和混搭,模块化策略,研究人员已经开发出一种简单的方法,可以产生65000多个不同类型的复杂的纳米粒子,每个包含六种不同材料和八段,与接口,可以利用电子或光学应用程序。这些棒状的纳米颗粒大约有55纳米长，20纳米宽——相比之下，人类的头发大约有10万纳米厚——许多被认为是有史以来最复杂的纳米颗粒。

1月24日发表在《科学》(Science)杂志上的一篇论文描述了宾夕法尼亚州立大学化学家团队的这项研究。

“在纳米科学的世界里，人们对制造将几种不同材料——半导体、催化剂、磁铁和电子材料——结合在一起的纳米颗粒很感兴趣，”雷蒙德e沙克(Raymond E. Schaak)说。“你可以考虑将不同的半导体连接在一起来控制电子在材料中的移动，或者以不同的方式排列材料来改变它们的光学、催化或磁性。我们可以用计算机和化学知识来预测很多，但真正的瓶颈是制造粒子，尤其是在足够大的范围内，这样你才能真正使用它们。”

研究小组从简单的由铜和硫组成的纳米棒开始。然后，他们用一种叫做“阳离子交换”的过程，依次用其他金属代替部分铜。“通过改变反应条件，他们可以控制纳米棒中铜的位置——在棒的一端，同时在两端，或者在中间。然后他们可以用其他金属重复这个过程，这些金属也可以被放置在纳米棒的精确位置。通过对几种不同的金属进行多达7次的连续反应，他们可以创造出真正的粒子彩虹——超过65000种不同的金属硫化物材料组合是可能的。

“我们方法的真正美妙之处在于它的简单，”宾夕法尼亚州立大学(Penn State)研究生、论文第一作者本杰明·c·斯泰姆(Benjamin C. Steimle)说。“过去，即使是一种含有多种不同材料的纳米颗粒，也需要几个月甚至几年的时间才能制成。两年前，我们非常兴奋地发现，我们可以用这种方法的早期版本制造出47种不同的金属硫化物纳米颗粒。现在我们已经取得了一些重要的新进展，并且对这些系统有了更多的了解，我们可以比以前任何人都做得更好。我们现在能够通过控制温度和浓度来生产以前难以想象的复杂纳米粒子，所有这些都使用标准的实验室玻璃器皿和介绍性化学课程中涵盖的原理。”

Schaak说:“这项工作的另一个真正令人兴奋的方面是它是合理的和可扩展的。”“因为我们了解一切是如何运作的，我们可以识别出高度复杂的纳米颗粒，计划出一种制造方法，然后进入实验室，实际上很容易就能制造出来。而且，这些粒子的数量可以是有用的。原则上，我们现在可以想做什么就做什么。当然，仍然有一些限制——我们不能等到我们能够用更多种类的材料来做这件事——但即使是用我们现在拥有的材料，它也改变了我们对制造可能性的看法。”

除了Schaak和Steimle，宾夕法尼亚州立大学的研究团队还包括Julie L. Fenton。这项研究由美国国家科学基金会资助。