陈根：研究发现，晶体学控制新思路

文/陈根

自从碳纳米管诞生后，纳米材料的研究成为热门课题。其之所以能在最近十几年间激起世界材料研究的兴趣，不仅是因为其独特的性能，而且是这些特性能随着纳米材料的尺寸和形状的变化而发生改变。

如在半导体材料中由于电子跃迁，产生于块体材料不同的特性；金纳米颗粒可以呈现plasmon效应，在拉曼增强领域应用广泛；过渡金属颗粒，随着尺寸的减小，颗粒的比表面积增大，在催化领域大有作为。因此，合成不同尺寸，不同形状的纳米材料，已经成为纳米领域的热点。

近日，日本京都大学的研究人员发现，主体纳米晶的形状高度影响了阳离子交换纳米晶的晶体结构。

因为晶体学扩展了调节胶体离子纳米晶体 (NCs) 的物理和化学性质的途径，所以研究人员通常根据尺寸、形状和成分来确定这些纳米晶。离子交换反应是一条极有效的途径，可以克服直接合成纳米晶体的限制，增加可用晶体结构的存库，但离子纳米晶体在阳离子交换反应中晶体系统的变化有待系统研究。

在该研究中,化学合成和计算模型表明，六方紧密堆积的硫离子(S2 -)亚晶格的六棱柱形菱铁矿(Cu1.8S)纳米晶体的高度决定了与Co2+[具有六方紧密堆积S2 -和/或钴的丝锌矿钴硫化物(CoS)的阳离子交换产物的最终晶体相铜镍黄铁矿(Co9S8)，呈立体紧密堆积S2 -]。

在温和的反应条件下，暴露平面的热力学不稳定性驱动阴离子骨架的重建。其他离子(Mn2+、Zn2+和Ni2+)通过体积、热力学稳定性和配位环境等多种方式调控阳离子交换反应中的晶体结构转变。

此外，其他引入的阳离子（Mn2+、Zn2+和Ni2+）通过各种方式调节阳离子交换反应期间的晶体结构转变，例如体积、热力学稳定性和配位环境。

该研究不仅为纳米材料的精准调控提供了一条新思路，还为丰富和拓展纳米材料的性质与应用起到推动作用。可以说，该研究将纳米合成技术把控到了极致。