纳米粒子自组装制备2D准纳米片

来源：X-MOL（x-mol.com）

近几十年来，由纳米颗粒（NPs）有序组装制备的2D超晶格结构已经受到研究人员的广泛关注。一般情况下，纳米颗粒组装2D结构的制备方法集中在以嵌段共聚高分子为模板、Langmuir-Blodgett组装或者利用传统的溶剂挥发干燥等方法。但是，转移或保存这类单层或多层自组装的2D结构通常需要基底支撑。基底的存在大大限制了自组装2D结构的独立性、可移动性和应用前景。到目前为止，利用纳米颗粒自组装制备稳定且无支撑的2D纳米片的报道较少。

近日，湖南大学的谭蔚泓教授、陈卓教授课题组与国家纳米中心的合作者报道了一种通过人工操纵多种纳米粒子组装来制备无基底支撑的2D“准”纳米片的简便方法。这类方法能够制备结构稳定、可以自由移动、不解体的2D纳米片。这些2D纳米片由几层纳米粒子堆积而成，其厚度仅有几十纳米，横向尺寸可达几微米。由纳米粒子组装的2D新结构被定义为2D“准纳米片(QNS)”，组装过程简单。在溶液中，通过调控纳米颗粒表面配体的浓度，2D纳米片组装行为可以人为地进行控制。与传统的组装技术相比，在没有任何基底或模板的帮助下，研究中发现的组装方法制备的2D准纳米片表现出优异的结构稳定性。将2D准纳米片分散到各种溶剂中，例如去离子水、乙醇、甲醇或己烷等，保存几天后，洗涤、超声、离心，再用透射电镜(TEM)观察离心后的产物结构，TEM结果显示其2D准纳米没有解体或坍塌，结构稳定保持完好。换句话说，这类组装制备的2D纳米片具有稳定的结构，良好的溶剂分散性、移动性，为将来制备多功能的2D装置提供了重要条件。更为重要的是，这种简易组装的方法具有很好的普适性。例如，多种纳米颗粒（Fe3O4 NPs, Pd NPs, Pt NPs, CdSe NPs）都可以用来组装出一元，二元、三元甚至四元组分稳定的2D纳米片。

该方法制备的Pd-Pt QNS具有优异的光学性能。三维时域有限差分法（FDTD）模拟近场电场，在Pd-Pt界面周围，Pd-Pt QNS可以在紫外光区域、可见光区域和近红外光区域提供很强的电场强度。在检测罗丹明B分子的实验中，通过改变探针在Pd-Pt QNS膜中的位置，观察的拉曼散射强度增强且变化均匀。因此，作者期待这种制备多功能的2D纳米片可以在痕量分析和检测中实现更广泛的应用。这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.上。

该论文作者为：Ren Cai, Dan Yang, Keng-Te Lin, Yifan Lyu, Bowen Zhu, Zhen He, Lili Zhang, Yusuke Kitamura, Liping Qiu, Xigao Chen, Yuliang Zhao, Zhuo Chen and Weihong Tan

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Generalized preparation of 2D quasi-nanosheets via self-assembly of nanoparticles

J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 1725, DOI: 10.1021/jacs.8b12415

导师介绍

谭蔚泓

https://www.x-mol.com/university/faculty/10092

陈卓

https://www.x-mol.com/university/faculty/10086