美開發出高度控製金屬納米結構的方法

 美開發出高度控製金屬納米結構的方法

為(wei) 了獲得燃料電池中的催化劑和普通電池中的電極，工程師希望能製成多孔的金屬薄膜，爭(zheng) 取更大的表麵麵積以進行化學反應，並保有較高的導電性。而後者一直是一項令人沮喪(sang) 的挑戰。現在，美國康奈爾大學開發出了一種新方法，可使多孔金屬薄膜的導電性提高000倍。這一技術同時為(wei) 製成多種可應用於(yu) 工程和醫學領域的金屬納米結構開啟了大門。相關(guan) 研究報告發表在近期出版的《自然·材料》雜誌網絡版上。

康奈爾大學材料科學和工程係教授烏(wu) 利希·威斯納說，他們(men) 已經借助混合加熱方法，實現了對於(yu) 所產(chan) 生材料的構成成分、納米結構和導電性等功能的高水平控製。新方法基於(yu) 學界所熟悉的溶膠凝膠法，將一定的矽化合物和溶劑混合，可自組裝出含納米級蜂窩孔洞的二氧化矽結構。研究人員所麵臨(lin) 的挑戰就是添加金屬，以創造出導電的多孔結構。

論文*作者、現任美國西北大學研究員的斯科特·沃倫(lun) 解釋說，在此前的實驗中，他們(men) 發現添加少量金屬將破壞溶液形成凝膠的過程。而由於(yu) 氨基酸分子的一端對矽具有吸引力，另一端對金屬具有吸引力，科研人員萌生了利用氨基酸將金屬原子和矽原子相連的想法，這可避免由相位分離引發的金屬薄膜自組裝過程中斷。

基於(yu) 上述途徑能製造出更多的金屬、矽碳納米結構，並大幅提高其導電性。矽和碳可被移除，隻留下金屬多孔結構。但矽—金屬結構即使在高溫下也能保持自己的形態，這對於(yu) 製造燃料電池十分有益。沃倫(lun) 同時表示，僅(jin) 移除矽留下碳—金屬絡合物則提供了其他可能性，包括可形成較大的孔洞等。

實驗報告顯示，新方法能被用於(yu) 製造對構成成分和結構具高度控製水平的多種材料。科研團隊幾乎為(wei) 元素周期表中的每種金屬都製造出了一種結構，配合其他化學過程，孔洞的尺寸可達到0納米至500納米。他們(men) 同樣製造了填充金屬的矽納米粒子，小到可被人類所攝入和吸收，這有望應用於(yu) 生物醫學領域。此外，威斯納的團隊還以製造出“康奈爾點”而聞名，其可將染料封裝在矽納米粒子中，因此溶膠凝膠工藝或也可應用於(yu) 構建包含光敏染料的太陽能電池中。