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      納米科學(xué)的突破 探測小于十億分之一米的粒子
      
			
      
				2019-12-14 09:22:52
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      東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Tech)的科學(xué)家們開發(fā)了一種新方法，該方法可以使研究人員評估直徑僅為0.5至2 nm的金屬顆粒的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。分析技術(shù)的這一突破將使微量材料在電子，生物醫(yī)學(xué)，化學(xué)等領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用成為可能。
      

      納米科學(xué)的突破 探測小于十億分之一米的粒子
      

      新型材料的研究與開發(fā)已實(shí)現(xiàn)了無數(shù)的技術(shù)突破，并且在從醫(yī)學(xué)和生物工程到尖端電子學(xué)的大多數(shù)科學(xué)領(lǐng)域中都是必不可少的。納米級創(chuàng)新材料的合理設(shè)計(jì)和分析使我們能夠突破以前的設(shè)備和方法的局限，以達(dá)到前所未有的效率和新功能水平。金屬納米顆粒就是這種情況，由于其潛在的應(yīng)用前景，金屬納米顆粒目前正受到現(xiàn)代研究的關(guān)注。最近開發(fā)的使用樹枝狀大分子作為模板的合成方法使研究人員能夠創(chuàng)建直徑為0.5至2 nm(十億分之一米)的金屬納米晶體。這些難以置信的小顆粒，稱為“亞納米簇”(SNC)，
      

      不幸的是，現(xiàn)有的用于研究納米級材料和顆粒結(jié)構(gòu)的分析方法不適用于SNC檢測。一種這樣的方法，稱為拉曼光譜法，包括用激光照射樣品并分析所得的散射光譜以獲得材料可能成分的分子指紋或輪廓。盡管傳統(tǒng)的拉曼光譜法及其變體已成為研究人員的寶貴工具，但由于它們的低靈敏度，它們?nèi)圆荒苡糜赟NC。因此，東京工業(yè)大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，包括久留米博士，山本喜久教授及其同事，研究了一種增強(qiáng)拉曼光譜測量并使其能夠勝任SNC分析的方法(圖)。
      

      一種特定類型的拉曼光譜方法稱為表面增強(qiáng)拉曼光譜。在更精細(xì)的變體中，將包裹在惰性二氧化硅薄殼中的金和/或銀納米顆粒添加到樣品中，以放大光信號，從而提高該技術(shù)的靈敏度。該研究小組首先致力于從理論上確定其最佳尺寸和組成，其中100納米銀光放大器(幾乎是常用尺寸的兩倍)可以極大地放大粘附在多孔二氧化硅殼上的SNC的信號。山本教授解釋說：“這種光譜技術(shù)選擇性地產(chǎn)生了與光放大器表面非常接近的物質(zhì)的拉曼信號。” 為了檢驗(yàn)這些發(fā)現(xiàn)，化學(xué)組成在某些其莫名其妙地高的催化活性的化學(xué)反應(yīng)。通過將他們的拉曼測量結(jié)果與結(jié)構(gòu)模擬和理論分析進(jìn)行比較，他們發(fā)現(xiàn)了關(guān)于氧化錫SNC的結(jié)構(gòu)的新見解，解釋了氧化錫SNC原子依賴的特定催化活性的起源。
      

      本研究中使用的方法學(xué)可能會(huì)對更好的分析技術(shù)和亞納米尺度科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。山本教授總結(jié)說：“對物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的詳細(xì)了解有助于實(shí)際應(yīng)用中亞納米材料的合理設(shè)計(jì)。高度敏感的光譜方法將加速材料創(chuàng)新，并促進(jìn)亞納米科學(xué)作為一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，”山本教授總結(jié)說。該研究團(tuán)隊(duì)提出的突破性突破對于擴(kuò)大亞納米材料在生物傳感器，電子學(xué)和催化劑等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍至關(guān)重要。
      
			

			
        
      
			
      
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