同軸微納米電纜制備研究取得進展

合肥微尺度物質科學國家實驗室納米材料與化學研究部俞書宏教授領導的課題組在同軸微納米電纜合成的系列研究工作中取得新進展，成功制備了結構優美的項鏈狀銅/交聯PVA核殼微納電纜，論文發表在近日出版的《美國化學會誌》（J. Am. Chem. Soc. 2008, 130(17), 5650-5651）上。該工作受到國家自然科學基金委重點基金和國家基金委創新群體等項目的資助。

各種不同材料的項鏈狀微結構合成方法雖已有一些報道，如在高溫氣相環境下材料一維生長中的非均勻性以及相對低溫液相環境中模板劑影響下的引導或受限生長等條件下可能形成這種獨特的形貌特征。但在以往的工作中，真正具有嚴格的核殼結構或串珠/中心引線結構的“項鏈”并不多見，多數只有外部輪廓特征。該課題組研究人員曾在水熱條件下以銀離子催化實現了聚乙烯醇 (PVA) 鏈的交聯，同時高產率地制備出柔軟的銀 /PVA 納米電纜，并由此提出了軟-硬模板協同生長的機制， 為合成納米電纜結構材料提供了一條有前途的合成路徑（J. Am. Chem. Soc. 2005，127，2822-2823）。還進一步將該技術發展成為一種普適的大量合成多種金屬/聚合物納米電纜的方法，其中有關銅/聚合物納米電纜的合成發表在J. Mater. Chem. 2006, 16, 101-105，并被評為“Hot Article”。

在此工作基礎上，研究人員采用類似的合成途徑并引入了新的調控因素如pH值等，詳細研究了銅納米電纜的形成機理(圖1，2)。課題組進一步考察了在銅/PVA反應體系中將單一銅源前驅物改為復合前驅物的影響，通過此種簡單的調解作用，可以在降低的pH值環境中實現銅納米線的原位生長。同時，電纜的交聯PVA殼層明顯增厚，并有球狀PVA顆粒結構依附生長，通過仔細調節反應pH值、復合前驅物配比及反應溫度和時間等，成功制得項鏈型結構的銅/交聯PVA核殼微納電纜，它是附著生長趨勢加深和演化的自然結果。本研究證實了協同生長機制之外在低pH值條件下的獨立PVA交聯途徑存在的可能，并對反應產物的最終形貌演化可以產生重要的影響。有關該微納電纜的進一步功能化和輸運特性研究正在進行中。   


原文發表于2008年5月12日