无机分子纳米材料的研究进展

无机分子纳米材料是至少在一个维度上为纳米尺寸的分子及以其为单元组成的材料。由于其特殊的结构和性质，这种材料可以作为未来纳米分子电子器件、小分子吸附及储存材料。本文将从合成、结构、性质、应用等方面, 结合最新进展对这一充满活力并有着应用前景的领域作一简要概述。     

手性无机纳米材料圆偏振发光的研究进展

手性无机纳米材料因为具有优异的光物理特性及广泛的应用价值而备受关注。通过采用手性配体对无机纳米材料的表面进行修饰或将无机纳米材料与手性模板进行组装获得的手性结构,可以与光子强烈作用引起偏振态的改变,产生圆偏振光(circularly polarized light, CPL)。从产生机理来讲,CPL主要包括圆偏振荧光和圆偏振散射,在一些情况下这两个机理是共存的。本文总结了硫族半导体纳米材料、金属纳米团簇、钙钛矿、镧系配合物及其他复合纳米材料中CPL的研究进展。此外,还讨论了不同的手性无机纳米材料中CPL的主要来源。本综述得出的结论有望在分子水平上实现对CPL活性材料的各向异性因子进行调控,促进其在量子计算、光学数据存储、信息加密、3D显示器和光学传感等多个领域的发展。     

纤维素模板可控制备功能纳米材料的研究进展

作为自然界中最丰富的天然高分子材料,纤维素具备无毒无害、可再生、价格低廉和多层次空间结构等优点,被广泛应用在纺织、化学、可降解材料等领域。其中,纤维素特有的分子排列和多层次的空间结构,使其被广泛用作生物模板,进行可控制备功能纳米材料,纳米材料可以实现最大程度地复制出纤维素模板的纳米结构。本文综述了应用纤维素为模板,可控制备多种功能纳米材料(氧化物纳米材料、金属纳米材料、无机非金属复合纳米材料和其他无机纳米材料等)的最新进展,并展望了以纤维素模板可控制备功能纳米材料的未来研究方向。     

手性钙钛矿纳米材料的构筑及光电性能

金属卤化物钙钛矿纳米材料因其丰富的化学结构和优异的光电性能,已成为一种极具应用前景的半导体材料。在钙钛矿无机框架中引入有机手性分子后,能够比较容易地得到手性钙钛矿纳米材料,从而可以极大地推动智能光电材料和自旋电子器件的快速发展。本文将综述手性钙钛矿纳米材料的构筑与手性产生机理的最新研究进展,包括一维手性钙钛矿纳米线、二维及准二维手性有机-无机杂化钙钛矿纳米片、三维手性钙钛矿纳米晶、超分子组装体系中诱导的手性钙钛矿纳米晶等。值得注意的是,不同种类的手性钙钛矿纳米材料在圆二色性、圆偏振发光、铁电性、自旋电子学等方面展现出优异的光电性能及巨大的应用前景。但是,有关手性钙钛矿纳米材料的研究目前还处于初级阶段,其中很多机理还存在争议,许多基础性和应用型的工作也有待开展。     

多彩金纳米簇:从结构到生物传感和成像

金纳米簇是一种具有发光性能的“类分子”新兴纳米材料.通过调控金原子数目和配体组成性质,金纳米簇可以实现同激发光下不同波段发射,从而展现出“五彩缤纷”的发光特性,这使其被广泛应用于光催化、光学器件、传感和成像等多个领域.因此,开发和优化具有优异发光性能的金纳米簇一直是化学、材料和生物学科的研究热点.本文立足于金纳米簇的发...     

小分子硫原子团簇的结构稳定性

用分子图形软件设计出68种硫原子团簇S_3～S_(13)的结构,使用B3LYP密度泛函进行几何构型优化和振动频率计算,排除了振动频率为负值的非局域极小点的结构,根据分子的总能量得出最稳定的同分异构体。在硫原子团簇中,除了部分原子采用一、三配位之外,大部分原子为二配位成键,带三配位的硫原子团簇的总能量较高,硫原子团簇难以生成高配位的笼状结构。从S_5开始链状结构能量高于环状,中性大分子硫原子团簇多呈链状结构。     

无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

与有机和高分子纳米材料相比,无机纳米材料具有化学性质稳定、力学性能优良、生物相容性和骨诱导性良好等优势,是用于骨代谢调控的主要材料。文章分别从细胞、分子及动物水平总结了羟基磷灰石、稀土纳米材料、金纳米颗粒、碳纳米管等无机纳米材料在骨代谢调控中的作用及其机制,并对无机纳米材料在骨代谢调控中面临的挑战进行了展望。     

小分子硫原子团簇正离子的结构稳定性

用分子图形软件设计出49种硫原子团簇Sn+(n=3～13)的结构,使用B3LYP密度泛函进行几何构型优化和振动频率计算,根据分子的总能量得出最稳定的同分异构体.在硫原子团簇正离子中,大部分原子为二配位成键.带有一、三配位的原子结构的总能量较高.部分最稳定硫原子团簇正离子的构型与最稳定的中性硫原子团簇的构型完全不同.     

金属纳米材料表面配体聚集效应

金属纳米材料表面配体不仅可以稳定金属纳米颗粒,辅助合成特定尺寸和形貌的纳米材料,还可用于调控金属纳米颗粒的表面化学性质。由于现有表征技术的局限性,金属纳米材料表面有机配体的结构和功能一直以来并未被深入研究。得益于分子结构明确金属纳米团簇和其他模型纳米材料体系的发展,配体在金属纳米材料表面的精确配位结构及其对催化过程的促进作用正不断被揭示出来。金属表面有机分子配位不仅可以调控表面金属电子结构,还可以分割表面原子周期性结构。表面有机配体的聚集可以进一步在金属表面构筑3D空间结构,改变纳米材料亲疏水性,并影响催化底物和反应中间体与表面的相互作用强弱和吸附构型。此外,有机配体与表面金属所组成的界面还可以构筑新的活性位点,改变催化反应路径,从而提升催化反应活性和选择性。金属纳米材料表面有机配体的聚集效应使得异相纳米材料可以同时表现出均相催化和酶催化的优势。     

无机纳米-生物界面作用的SERS研究

探索生命体对无机纳米材料的生物应答机制是高效、安全、可控地应用无机纳米材料的基础,其关键在于准确理解在生物体系中无机纳米材料与生物分子间的纳米.生物界面作用.本文主要探讨了在纳米-生物界面具有拉曼增强效应的金、银纳米材料;介绍了表面增强拉曼光谱(surface-enhanced raman spectroscopy,SERS)原位研究金、银等无机纳米材料表/界面吸附的核酸、蛋白质、磷脂等生物分子,以及细胞、病毒和细菌等与金、银纳米材料表/界面作用的研究进展;综述了SERS技术在探索纳米-生物界面作用机制、生物分子测定、生物分子界面行为监测中的应用.     

纳米材料的自组装研究进展

本文主要评述了近年来纳米材料自组装的研究进展，即对以纳米材料(包括零维的纳米粒子和一维的纳米管/线)为单元而开展的自组装方面的工作进行了介绍。将纳米材料自组装为各种尺度的有序结构会产生更优异的整体的协同性质，这对于以纳米材料为基础而构筑的微纳米器件有着重要的意义。由于目前纳米材料的研究主要集中在零维和一维体系，因此，本文分别就此两种体系的自组装行为进行了评述。具体内容包括：单分子层薄膜修饰的无机纳米粒子的自组装、大分子修饰的无机纳米粒子的自组装、未被修饰的无机纳米粒子的自组装；表面张力及毛细管力诱导的一维纳米材料的自组装、模板诱导的一维纳米材料的自组装、静电力诱导的一维纳米材料的自组装。     

磁性微纳米材料的功能化及其在食物样品前处理中的应用进展

磁性固相萃取是当前对复杂样品中痕量目标物进行有效分离富集的热门技术,功能化磁性微纳米粒子是该技术应用中的关键材料。本文综述了各种已报道的功能化磁性微纳米材料,总结了包括表面嫁接有机小分子、表面包覆碳或无机氧化物、表面嫁接或包覆聚合物、载体表面或孔道内负载磁性纳米粒子、载体骨架内掺入磁性纳米粒子、物理共混法制备磁性功能材料在内的6种功能化方法,并对功能化磁性微纳米材料在食物样品前处理中的应用进行了简要评述。     

二氧化锰纳米材料水热合成及形成机理研究进展

不同晶型和形貌MnO2纳米材料由于具有离子筛、分子筛、催化和电化学等许多特殊的物理和化学性质,因而在吸附材料、催化材料、锂离子二次电池的正极材料和新型磁性材料等领域显示了广阔的应用前景。纵观合成MnO2纳米材料的各种方法,水热合成由于简单、易于控制,并且能够有效控制其晶型、形貌和尺寸,深受研究者的青睐。本文结合国内外的...     

磁性纳米材料在样品前处理中的应用进展

磁性纳米材料作为一种新型功能复合材料,因其具有吸附能力强、表面可修饰、易分离和良好的生物相容性等特点,已广泛应用于生物传感器、药物传导和医学成像方面。由于磁性纳米材料分离速度快且吸附性能好,因此在分析化学样品前处理中的应用也日益受到人们的关注。本文简略介绍了磁性纳米材料的特性、分类及制备方法,综述了磁性纳米材料在分离和富集生物大分子、有机物和无机物中的应用,并展望了磁性纳米材料的应用前景。     

无机纳米填料在环氧树脂中的应用及分散

无机纳米材料可提高环氧树脂的韧性、模量、耐热性等性能,在航空、汽车、电子材料、工程陶瓷材料等方面得到应用。纳米材料在环氧树脂中存在着易团聚的问题,有效的分散方法包括物理分散和化学分散,物理分散包括研磨分散、超声分散、高压均质分散等;化学分散包括偶联剂法、表面修饰法、溶胶―凝胶法等。影响化学分散的因素有分散剂的用量、处理剂和溶剂的种类等。     

不同形貌氧化锰纳米材料的研究进展

不同形貌氧化锰纳米材料由于具有离子筛、分子筛、催化和电化学等许多特殊的物理和化学性质,因而在吸附材料、催化材料、锂离子二次电池的正极材料和新型磁性材料等领域显示了广阔的应用前景。本文综述了不同形貌氧化锰纳米材料几种常用的制备方法,包括溶胶-凝胶法、汽-液-固(VLS)生长法、回流法等,并对各种方法的特点作了总结。最后,讨论了不同形貌氧化锰纳米材料的应用及研究展望。     

Magnetic clusters and conducting molecular materials from polyoxometalates

The relevance of polyoxometalate chemistry in molecular magnetism and molecular materials is discussed.In the first part we show that these molecular metal-oxides provide remarkable examples of magnetic clusters for which the nuclearity and the topology can be varied in a controlled manner. They provide ideal models for the study of magnetic interactions in clusters, and for the study of the interplay between electron delocalization and magnetic interactions. In the second part we illustrate the use of polyoxoanions as inorganic components of new hybrid molecular materials having conducting and/or magnetic properties. Two kinds of materials are presented namely, crystalline hybrid salts in which the electron donors are organic molecules of the TTF type or organometallic complexes as the decamethylferrocene, and films formed by polyoxometalates embedded in conducting polymers (of the polypyrrole type).     

Inorganic Clusters in Organic Polymers and the Use of Polyfunctional Inorganic Compounds as Polymerization Initiators

Summary.   Silicon oxide or metal oxide clusters or small particles with polymerizable organic groups covalently bonded to their surface can be copolymerized with organic monomers by various polymerization techniques. Whereas the preparation and properties of the polymers reinforced by R ₈Si₈O₁₂ have already been well investigated, analogous materials with incorporated transition metal oxide clusters are only beginning to show their potential as an interesting new class of inorganic-organic hybrid polymers. In the second part of the article, approaches are reviewed in which the inorganic building block serves as an initiator for polymerization reactions. This results in materials in which the organic polymer is grafted from an inorganic core. Most work has been done with surface-modified silica particles. Free radical polymerizations and atom transfer radical polymerizations with macroinitiators are summarized. The latter method results in polymeric particles in which an inorganic core is surrounded by an organic polymer shell. A new approach is the use of polyfunctional inorganic molecules or molecular clusters as initiators. Received July 28, 2000. Accepted August 7, 2000     

低热固相反应制备无机纳米材料的方法

本文介绍了使用低热固相反应制备无机纳米材料的方法，并对已有的研究成果进行分类。重点阐述了8种不同制备方法的特征，并对应各方法列举了若干实例。低热固相反应法在制备零维和一维无机纳米材料方面具有操作简便、成本低、污染小并可规模生产等优势。     

纳米材料在蛋白质直接电化学研究中的应用

对1991~2008年间各种纳米材料,包括纳米金属粒子、纳米无机材料、纳米碳材料等在蛋白质直接电化学中的应用进行了综述,引用文献58篇。