根據(jù)一項新研究，油在水面上的自發(fā)大面積擴散激發(fā)了為未來的傳感器/能源設(shè)備制作導電納米結(jié)構(gòu)的便捷的節(jié)能途徑。油和水不能混合，但在油和水相遇的地方會發(fā)生什么？或者空氣與液體相遇的地方？在這些界面上會發(fā)生獨特的反應(yīng)，一個位于日本的研究小組利用這些反應(yīng)首次成功構(gòu)建了下一代傳感器和能源生產(chǎn)技術(shù)所需的均勻的導電納米片。

　　來自大阪府立大學、日本同步輻射研究所和東京大學的科學家們于今天（10月28日）在《ACS應(yīng)用材料與界面》上發(fā)表了他們的研究成果。

　　“我們早就知道油在水的表面形成了一個大而均勻的薄膜--理解和利用這一熟悉的現(xiàn)象可以帶來節(jié)能的過程，”通訊作者，大阪府立大學材料科學系副教授Rie Makiura說?！巴ㄟ^利用類似界面的原材料組合，我們成功地創(chuàng)造了具有先進的三維納米結(jié)構(gòu)的導電功能材料?！?/p>

　　這些材料是金屬-有機框架材料（MOFs），它們是微孔的，由金屬離子和有機連接物組成，具有高度的組織性。據(jù)Makiura說，MOFs從納米技術(shù)到生命科學都有無數(shù)的潛在應(yīng)用，但是一個未實現(xiàn)的特性使它們無法實現(xiàn)使用--大多數(shù)制造的MOFs不能很好地導電。

　　Makiura說：“為了在傳感器和能源設(shè)備等應(yīng)用中利用導電MOFs的卓越特性，制造和整合具有確定孔徑、良好控制的生長方向和薄膜厚度的超薄薄膜是必要的，并且一直在積極尋求?！?/p>

　　以前的大多數(shù)MOF薄膜開發(fā)涉及從較大的晶體中剝離薄膜層并將其置于基底上。然而，根據(jù)Makiura的說法，這個過程很復(fù)雜，而且往往導致厚而不均勻的薄膜，導電性不高。為了開發(fā)超薄和均勻的導電納米片，她和她的團隊決定改變這種方法。

　　他們開始在金屬離子的水溶液上涂抹含有有機連接劑的溶液。一旦接觸，這些物質(zhì)開始以六邊形排列組裝它們的組件。在一個小時內(nèi)，這種排列繼續(xù)進行，因為在液體和空氣相遇的地方形成了納米片。在完成納米片的形成后，研究人員使用兩個屏障將納米片壓縮成更密集和連續(xù)的狀態(tài)。

　　Makiura說，這是一種簡化的方法，可以生產(chǎn)出具有高度組織化晶體結(jié)構(gòu)的令人難以置信的薄納米片。研究人員通過顯微鏡和X射線晶體學分析證實了這種均勻的結(jié)構(gòu)。可視化的緊密有序的晶體也表明了該材料的電性能，因為晶體在每個片中都是均勻接觸的，這也有利于片之間的緊密接觸。研究人員通過將納米片轉(zhuǎn)移到硅襯底上，加入金電極并測量導電性來測試這一點。

　　研究作者Takashi Ohata說：“盡管評估超薄薄膜并不容易，但當我們能夠證明它具有三維納米結(jié)構(gòu)和高導電性時，我們感到很高興?！?/p>

　　研究人員現(xiàn)在正在研究各種參數(shù)如何影響納米片的形態(tài)，目的是開發(fā)一種可控制和可調(diào)整的方法，以創(chuàng)建具有目標電子特性的高質(zhì)量納米片。

　　Makiura說：“我們在空氣/液體界面自下而上地將合適的分子構(gòu)件組裝成一個擴展架構(gòu)，實現(xiàn)了完美定向、導電的晶體納米片的創(chuàng)建。這項新發(fā)現(xiàn)進一步增強了空氣/液體界面合成的潛力，可以創(chuàng)造出各種各樣的納米片，真正用于許多潛在的應(yīng)用，包括用于能源創(chuàng)造裝置和催化劑。”