美开发出高度控制金属纳米结构的方法

　　康奈尔大学材料科学和工程系教授乌利希·威斯纳说，他们已经借助混合加热方法，实现了对于所产生材料的构成成分、纳米结构和导电性等功能的高水平控制。新方法基于学界所熟悉的溶胶凝胶法，将一定的硅化合物和溶剂混合，可自组装出含纳米级蜂窝孔洞的二氧化硅结构。研究人员所面临的挑战就是添加金属，以创造出导电的多孔结构。

　　论文*作者、现任美国西北大学研究员的斯科特·沃伦解释说，在此前的实验中，他们发现添加少量金属将破坏溶液形成凝胶的过程。而由于氨基酸分子的一端对硅具有吸引力，另一端对金属具有吸引力，科研人员萌生了利用氨基酸将金属原子和硅原子相连的想法，这可避免由相位分离引发的金属薄膜自组装过程中断。

　　基于上述途径能制造出更多的金属、硅碳纳米结构，并大幅提高其导电性。硅和碳可被移除，只留下金属多孔结构。但硅—金属结构即使在高温下也能保持自己的形态，这对于制造燃料电池十分有益。沃伦同时表示，仅移除硅留下碳—金属络合物则提供了其他可能性，包括可形成较大的孔洞等。

　　实验报告显示，新方法能被用于制造对构成成分和结构具高度控制水平的多种材料。科研团队几乎为元素周期表中的每种金属都制造出了一种结构，配合其他化学过程，孔洞的尺寸可达到10纳米至500纳米。他们同样制造了填充金属的硅纳米粒子，小到可被人类所摄入和吸收，这有望应用于生物医学领域。此外，威斯纳的团队还以制造出“康奈尔点”而闻名，其可将染料封装在硅纳米粒子中，因此溶胶凝胶工艺或也可应用于构建包含光敏染料的太阳能电池中。