2015年10月29日，清華大學(xué)化學(xué)系王訓(xùn)教授課題組在《自然·通訊》在線(xiàn)發(fā)表題為《無(wú)機(jī)單壁納米管的通用合成方法》的研究論文，報(bào)道了無(wú)機(jī)單壁納米管的通用合成體系及其生長(zhǎng)原理和規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)無(wú)機(jī)納米材料的尺寸被限制在亞納米尺度的時(shí)候，可以產(chǎn)生類(lèi)似高分子的柔性，并因此能夠演化成為單壁納米管。這一成果不僅在相似的體系中合成了四種全新種類(lèi)的單壁納米管，并有望用于指導(dǎo)其它無(wú)機(jī)單壁納米管的合成。該論文由化學(xué)系博士生倪兵、劉慧玲，畢業(yè)生王鵬鵬、何杰共同完成。
碳單壁納米管早已經(jīng)被廣泛研究和應(yīng)用，然而其它無(wú)機(jī)單壁納米管的研究卻沒(méi)有較大進(jìn)展，這主要是由于缺乏有效的合成方法。該文章利用水熱的方法合成了硫化銦、氫氧化鈷、磷酸鎳以及磷鎢酸納米管，并通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)前驅(qū)物反應(yīng)先形成超細(xì)結(jié)構(gòu)并自發(fā)卷曲成為螺旋結(jié)構(gòu)，隨后螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成為納米管并作為納米管的生長(zhǎng)位點(diǎn)逐漸增長(zhǎng)。這四種納米管的合成相似之處體現(xiàn)在均使用了“良溶劑—不良溶劑”的混合溶劑體系，這種方法被王訓(xùn)教授課題組多次使用在超細(xì)納米結(jié)構(gòu)（sub-1nm）的合成中，被證明十分有效。正是由于超細(xì)結(jié)構(gòu)可以賦予無(wú)機(jī)納米材料類(lèi)似高分子的柔性，才導(dǎo)致了前驅(qū)物在合適的相互作用力下能夠反應(yīng)形成螺旋結(jié)構(gòu)，并引發(fā)納米管的生長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系相互作用力強(qiáng)弱的調(diào)控，還可以得到雙壁、多壁納米管等其他結(jié)構(gòu)。
王訓(xùn)教授課題組一直致力于超細(xì)結(jié)構(gòu)及其組裝等性能的研究，他們以往的研究發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)超細(xì)納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似高分子的柔性，在這個(gè)尺度上弱相互作用力有可能主導(dǎo)納米線(xiàn)的組裝行為，因而可能實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜的組裝結(jié)構(gòu)。單壁納米管合成是課題組在超細(xì)納米結(jié)構(gòu)領(lǐng)域長(zhǎng)期積累之后所取得的最新成果。
