【纳米】Angew. Chem.：具有强表面等离子体共振吸收的铜纳米棒的限域合成

来源：X一MOL资讯

具有表面等离子体共振（SPR）特性的金属纳米材料可以在纳米尺度上对入射光进行调控，进而实现复杂物理化学效应，例如光热转化、光声和光电效应。在众多具有SPR特性的金属纳米材料中，金和银纳米结构的SPR效应强且结构稳定性高，被广泛应用于光学器件、催化以及生物医药等领域。然而由于其相对昂贵的价格和极少的地球存储量，开发新型低成本的SPR纳米材料具有重要的意义。铜纳米粒子具有SPR效应，且其价格便宜，地球储备丰富，但其相关研究以及实际应用面临众多挑战，主要由于：（1）SPR吸收强度弱：铜纳米粒子的带间跃迁对其SPR吸收峰产生较强的阻尼作用，削弱其SPR吸收特性；（2）纳米结构可控合成困难：铜纳米结构的稳定性较差，在材料合成过程中伴随着晶体结构的畸变，经典的纳米晶体生长理论难以实现对产物形貌的预测和指导，目标产物中常伴有大量的副产物。

为克服上述挑战，近日美国加州大学河滨分校的殷亚东教授研究团队与苏州大学的张桥教授科研团队展开合作，采用聚合物纳米模板的限域效应实现了具有强表面等离子体共振吸收的铜纳米棒（CuNRs）的可控合成，并利用其强光热转化效应，制备出对光具有刺激响应的微型机器人。

他们首先利用模板法构建出内壁修饰有金纳米粒子的交联聚合物棒状限域空间，并将其作为铜纳米棒的生长模板。再利用金纳米粒子诱导铜在聚合物空间进行种子生长，结合棒状聚合物空间的限制效应，成功制备出铜纳米棒。该方法克服传统纳米晶制备方法中对晶种的晶体结构，表面配体的种类以及反应的动力学严格要求，一旦限域空间内晶体生长被引发，产物的形貌会严格遵循限域空间的形状。在此基础上，研究人员通过调控限域空间的尺寸，成功实现对铜纳米棒的形貌、尺寸和SPR吸收频率的精准控制。更重要的是所制备的铜纳米棒的SPR吸收峰位于近红外区，其带间跃迁与SPR吸收完全分离，避免了由带间跃迁对SPR吸收峰的产生的阻尼作用。因此，铜纳米棒吸收峰的强度与相同尺寸的金、银纳米棒处于同一水平，可以代替传统的贵金属。该研究团队利用所制备铜纳米棒的强SPR吸收特性，将其作为光热转化基元实现入射光能向热能高效地转化，并与聚合物的形状记忆效应和不对称体积膨胀效应进行有机地结合，成功实现光控聚合物形变过程，制备出新型光控微型机器人。该微型机器人在光照时会产生弯曲，当光关闭时又会恢复初始形状，这种可逆的形状改变并结合特殊结构的基底，就可以实现机器人的爬坡运动。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是苏州大学与美国加州大学河滨分校联合培养博士后研究员陈金星博士，殷亚东教授及张桥教授为共同通讯作者。

Space-Confined Seeded Growth of Cu Nanorods with Strong Surface Plasmon Resonance for Photothermal Actuation

Jinxing Chen, Ji Feng, Fan Yang, Rashed Aleisa, Qiao Zhang, Yadong Yin

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201904828

导师介绍

殷亚东

https://www.x-mol.com/university/faculty/3117

张桥

https://www.x-mol.com/university/faculty/18403