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科學(xué)技術(shù)：鏤空納米粒子
圖片來源：Pixabay
美國圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究人員首次利用光鏤空雕刻納米粒子，在微尺度下成功制備了中空的氧化亞銅晶體。相關(guān)研究發(fā)表在《材料化學(xué)》（Chemistry of Materials）雜志。論文的通訊作者、化學(xué)家布賴斯·薩德勒（Bryce Sadtler）表示，這項研究的應(yīng)用前景很廣闊，可以用于開發(fā)低價高效的固碳反應(yīng)催化劑，還可以促進(jìn)顯微成像等技術(shù)的發(fā)展。
薩德勒表示，這種光鏤空工藝不僅需要可見光源，還對反應(yīng)體系（溶液）的pH（堿性）和電位有嚴(yán)格的要求。氧化亞銅微晶所帶電子在光照射下被激發(fā)，與銅離子結(jié)合后形成銅原子。新形成的銅原子不再與氧氣成鍵結(jié)合，而是跳躍到晶體表面形成一層金屬銅外殼，阻斷晶體的部分區(qū)域與外界溶液的接觸。
氧化亞銅的多面晶體結(jié)構(gòu)決定了它表面各處的溶解行為有所不同：一些面的原子結(jié)構(gòu)有利于長出保護(hù)層。而那些“裸露”在外的表面會快速溶解，最終形成表面幾何形態(tài)規(guī)整的中空殼層結(jié)構(gòu)。這與“鉆石的切割方式”有著異曲同工之妙，因為可選擇的方式都很有限。在鉆石加工中，切割必須沿著晶面的方向。
薩德勒表示，中空晶體表面積大、形狀特殊，它的價值不止于提高固碳反應(yīng)的效果，在別的領(lǐng)域也有作用。例如，目前的顯微成像技術(shù)可以很好地分辨出固體的晶態(tài)材料，但是對于生物分子的識別就顯得吃力。按照薩德勒的說法，如果用這種中空材料能將血樣或者尿樣中的有機(jī)分子包圍起來，就有可能增強(qiáng)信號，從而識別原來難以探測的分子。研究人員還擴(kuò)大了研究范圍，發(fā)現(xiàn)鐵和錳氧化物等物質(zhì)的光反應(yīng)強(qiáng)度也很大，這一發(fā)現(xiàn)有望用于氫燃料電池技術(shù)的研發(fā)。
撰文：勒托·薩普納（Leto Sapunar）
翻譯：羅廣楨
文章來源：環(huán)球科學(xué)
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