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木虫之王 (文学泰斗)

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[交流] 温度改变实现纳米粒子可逆相转移

温度改变实现纳米粒子可逆相转移
中心纳米材料研究室纳米材料组装与应用研究组最近在纳米粒子的合成，性质研究和组装等方面取得了一系列进展。

纳米粒子的相转移行为对于扩大其在生物成像，环境治理等领域的应用具有很重要的作用。目前报道的相转移方法主要有两类：(1) 改变纳米粒子表面的稳定剂; (2) 改变纳米粒子溶液中介质的成分。但是这些方法需要通过改变纳米粒子表面的组成或是溶液的组成来实现相转移过程，而且多数是不可逆的。

该研究小组报道了一种仅仅通过改变温度就可以实现纳米粒子可逆相转移的现象（Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 9875-9878）。首先通过化学方法合成了以2-（二乙基氨基）-乙硫醇（DEAET）为稳定剂的碲化镉纳米粒子。稳定剂DEAET带有两个疏水的乙基和亲水的氨基，这赋予了碲化镉纳米粒子独特的相转移性质(图)。试剂瓶中是甲苯和水的混合溶液。0℃的时候，碲化镉纳米粒子都倾向于待在上层的甲苯相中。当温度升高到室温（27℃）时，部分碲化镉纳米粒子从甲苯相转移到水相当中。随着温度进一步升高至70℃，几乎所有的碲化镉纳米粒子都转移至水相中，甲苯相中已经没有存留。这种相转移行为是不依赖于纳米粒子的大小且可逆的，即使做了多次循环，纳米粒子依然能够保持良好的荧光性质。理论计算表明，随着温度升高，纳米粒子的净疏水力下降，导致了以DEAET为稳定剂的纳米粒子相转移行为的发生。分子级别的粒子和纳米级别的粒子在破坏水中氢键网络的能力上有着根本的不同。

此外，该研究小组和中科院化学所合作，发展了一类催化合成结构和尺寸可控半导体纳米异质结构的新方法（J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13152-13161）。通过同时控制纳米粒子之间的物理及化学相互作用，该研究小组实现了粒子的一维可控组装（Adv. Funct. Mat., 2008, 18, 3801-3808）。
本系列研究工作为进一步探索和认识纳米粒子独特的物理化学性质，实现纳米材料的可控组装和应用拓宽了视野。研究工作得到了中国科学院百人计划、国家自然科学基金、科技部纳米重大研究计划和中国科学院研究生科学与社会实践资助创新基金的支持。