日本名古屋大学的研究人员解决了纳米片技术的一个重大挑战。他们的创新方法是利用表面活性剂从各种材料中生产无定形纳米片,包括难以合成的超薄无定形金属氧化物,如铝和铑。这一突破发表在《自然通讯》上,为这些纳米片在未来的应用(如燃料电池中的应用)中取得进展奠定了基础。
新一代纳米技术需要厚度仅为几纳米的组件。这些对于改善功能至关重要的超薄层被称为纳米片。
然而,它们的尺寸太小,给催化反应带来了困难。许多薄片都保持着规则的形状,缺陷很少。但催化反应通常依赖于这些缺陷。
此外,由于缺乏分层,它们的生产也具有挑战性,这使得依赖分层的传统剥离技术无效。这一限制使其生产仅限于典料,例如碳和二氧化硅,而不是使用铑等在技术上有用的金属氧化物和羟基氧化物。
为了弥补这一差距,名古屋大学材料与系统研究所(IMaSS)助理教授 Eisuke Yamamoto 和教授 Minoru Osada 领导的研究小组设计了一种适应性合成方法。
该过程从固态表面活性剂开始,它有助于将金属离子排列在其框架内,特别是在其层之间的区域,即层间空间。由于无定形纳米片没有层,因此表面活性剂层可作为替代。
Osada 对这一工艺的美妙之处感到十分兴奋。“实际合成的表面活性剂晶体在光学显微镜下看起来非常漂亮,”他说。“可以将多种金属离子限制在这些表面活性剂晶体中,从而生成多种晶体。”