麻省理工Nature:纳米粒子超晶格组装新突破，制备克级宏观材料

闲云野鹤

2021-03-25

纳米粒子组装是一种制备具有分层结构纳米材料的理想策略，其可以通过使用纳米尺度组件从下到上地构建所需材料。多尺度结构控制是十分必要的，因为化学成分、纳米有序度、微观结构和宏观形态都会影响材料的物理性能。然而，通常决定纳米颗粒有序度的化学相互作用本身却对于获取更大长度尺度的材料结构用处不大。因此，基于纳米颗粒的功能材料的发展需要在不牺牲其自组装的纳米尺度排列的同时定制微观和宏观结构。有鉴于此，麻省理工学院的Robert J. Macfarlane教授课题组发展了一种快速组装克级数量的多面纳米颗粒超晶格晶体的方法，这些纳米颗粒可以进一步自组装形成宏观物体，其方式类似于大块固体的烧结。

本文要点：

1）该方法的关键是控制纳米粒子组装的化学相互作用在后续的加工步骤中继续发挥作用，这使得颗粒的局部纳米级有序度在形成宏观材料时得以保留。

2）大块固体的纳米和微观结构可以根据超晶格晶体的尺寸、化学组成和晶体结构对称性进行调整，微观和宏观结构也可以通过后续的处理步骤进行控制。

3）该方法具有普适性，可以控制跨分子到宏观长度尺度的结构组织。

Santos, P.J., Gabrys, P.A., Zornberg, L.Z. et al. Macroscopic materials assembled from nanoparticle superlattices. Nature 591, 586–591 (2021).

DOI：10.1038/s41586-021-03355-z

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03355-z