Nature：金字塔状纳米量子点材料或将连接纳米与宏观

布朗大学的化学家们在最近的一项研究中，使用金字塔形状的纳米粒子来创造可能是史上最复杂的宏观结构，有望跨越纳米与宏观之间的鸿沟。图为布朗大学化学家Ou Chen手持量子点构建模块的金字塔模型。

布朗大学的研究人员成功用金字塔形纳米颗粒模块组装出了复杂的宏观超结构，研究成果发表在《Nature》，展示了一种将纳米粒子的优异性能带入宏观材料和器件的新方法。

布朗大学化学助理教授，该研究的高级作者Ou Chen说：“利用球形纳米颗粒制造超结构已经有大量研究，但使用四面体结构单元的研究却少的多。四面体开启了制造更复杂结构的可能性，我们研究得到的3D超结构是有史以来最复杂的单纳米粒子组件之一。”

Chen的研究小组一年前开发了这种四面体模块并用于研究，它本质是量子点-一种可以吸收和发射光的的纳米半导体。Chen说：“构建更大的结构时，四面体（金字塔状）形状比球体优势更大，相邻结构之间的空隙更小，结构也更加稳定坚固。此外，研究中使用的颗粒是各向异性的，意味着可以调控彼此相对的取向从而获得不同的性质，这是球状颗粒所不能达到的，因为球体在每个方向上都是相同的。在四面体量子点的情况下，通过用与其他小平面不同的配体（化学键合剂）处理每个金字塔的平面来产生各向异性。”

Chen团队中的博士后研究员，该项目的主要贡献者Yasutaka Nagaoka说：“配体有助于控制两个颗粒面对面时发生的接触过程，具有相似配体的小平面会相互吸引，可以控制粒子的自我排列。与各向同性球体形成对比，各向同性球体随机排列。”

Chen表示：“相较于使用各向同性球体，各向异性的四面体增加了我们制造的超结构的复杂性，它还可以控制超晶体中粒子的原子排列，带来优异的性能。例如，原子的整齐排列会带来更好的电子特性，因为电子更容易跳过上层结构的晶格。”

在他们的研究中，Chen和他的同事将四面体量子点溶解在溶液中，粒子组装成三种不同类型的超结构：一维链、二维晶格和三维的超晶结构。

Chen补充道：“3D超晶体的复杂性和形成的方式赋予了它神奇的特性。单个纳米颗粒首先组装成含36个颗粒的球状簇，然后这些球状簇再进一步形成更大的结构。研究人员使用X射线散射对其结构进行详细表征，验证了实验结果达到预期。”

目前他们已经掌握了合成结构的方法，下一步就是探究他们的属性。

Chen说：“量子点模块本身就非常有意思，它们具有优异的光子动力学特性，可转化使超结构也拥有优异光学特性。我们需要了解如何组装这些更大更复杂的结构，相信它们将成为纳米级动力学带入宏观尺度并实现新型超材料和器件的桥梁。”

研究的其他共同作者分别是Rui Tan, Ruipeng Li, Hua Zhu, Dennis Eggert, Yimin Wu, Yuzi Liu以及 Zhongwu Wang，研究得到了布朗大学Salomon研究基金，布朗分子与纳米科技创新研究所（IMNI）和国家科学基金会（DMR-1332208）的支持。

文章来自sciencedaily 网站，原文标题为New nanoparticle superstructures made from pyramid-shaped building blocks，由新材料科技在线团队整理编辑。