无机纳米结构/材料的控制合成与器件组装及其性能研究

该项目属材料和化学交叉研究领域。纳米材料／纳米结构／纳米器件是当今纳米科学技术三个不同层次的先导方向。该项目从纳米材料合成方法的创建入手，控制合成出系列理化生等性能优异的纳米材料；再将其按一定规律组装成纳米超级结构；然后在上述基础上制备出系列灵敏高效的光电传感器件。其主要成果为：1)创建了三类纳米材料仿生合成方法，制备出近百种结构新颖且性能优异的纳米材料：在众多的纳米材料合成方法中，仿生合成别具一格，被认为是合成化学追求的“最高境界”。该课题在这个方面起步较早，是国内为数不多开展纳米材料仿生合成的研究团队之一。其突出的是：模仿生物膜中“K<'+>-Na<'+>泵”的跨膜传输原理，建立了“纳米材料的液膜传输合成体系”，它首次在膜科学领域国际权威期刊（J．Membrane Sci.，2000，172: 199）上报道后，日、美等国研究人员迅即跟进，产生了一系列重要成果； 提出了“软硬交界模板”新概念，并建立了“人工活性膜模板仿生合成体系”，由此取得的“晶型逆向转变”、“纳晶形貌控制”成果均在结晶学领域顶级期刊Crvst．Growth Des上发表； 提出了“活体模板”和“异构双模板”新思想，并建立了同质异构纳米材料的“活体双模板同步合成体系”，用该体系同步合成的PbSe纳米管和多臂纳米棒，不仅方法原创，而且物质创新，在世界首创的纳米期刊Nanotechnology上发表后，英国皇家物理学会官方网站对我们进行了专题采访。2)实现了系列纳米超结构的组装，发现了这些新型纳米结构的特异理、化、生性质和构效关系，从而开拓了若干纳米材料应用新领域。用溶剂替换方法制备了世界第一例夹心有机金属化合物二茂铁纳米材料；用溶液化学方法调控合成了BaWO、BiVO、ZnS、EuFePt、NiCo、Fe<,2>O@c等纳米超结构材料。它们不仅形貌可控，而且其磁性和光催化等性质可随形貌结构的变化呈现出相关性。其成果在Small，ChemComm，Carbon，CGD，JPC等重要期刊上发表。课题组还首次将无机纳米结构／材料用于抗生素的协同杀菌过程，并发现该纳米技术能产生的杀菌效果，这将为人类健康带来福音。其成果在Nanotechnology上发表后，单篇他引已达80多次。 3)创造性地提出了纳米示差分析新概念，构建了同时识别多组分异构体或生物分子的碳纳米管、表面活性剂组装膜等系列电化学传感器，表现出高灵敏识别和优异电催化性能。通过阳离子置换的上发光材料掺杂技术，成功实现了钨酸盐纳米薄膜发光的强弱转换效应，为纳米光电子器件开辟了道路。相关成果在Appl Phys Lett，Sensor Actuat表。
同济大学;上海大学
吴庆生;丁亚萍;温鸣;李平