【博科园-科学科普】来自美国各地的科学家团队发现了一种新的方法：可以创造出分子间的相互连接，从而使某些材料具有令人兴奋的新特性，包括提高它们催化化学反应或从光中获取能量的能力。在一项新的研究中,研究人员在美国能源部(DOE)的阿贡国家实验室,加州大学洛杉矶分校,加州大学圣塔芭芭拉分校的普渡大学和俄勒冈大学的已经开发出一种方法来创建链接的网络可能有趣的金属氧化物催化或电子性质。
这显示了电子显微镜的交叉连接二氧化钛纳米颗粒与硼基簇。Argonne的研究人员帮助建立了一种建立这些网的方法。图片版权：UCLA / Alexander Spokoyny.
金属氧化物因其独特的电子和化学性质而引起科学家的兴趣。一些像二氧化钛一样，由于能够吸收光而被广泛应用于光伏和光催化应用。形成这些金属氧化物网络的关键是硼，当与金属氧化物进行退火时，就会形成热稳定的、稳定的相互连接的簇，就像连接金属氧化物网络的胶水一样。加州大学洛杉矶分校的化学家Alexander Spokoyny说：这种胶有能力成为整个反应系统的关键组成部分，改变金属氧化物本身的特性。
硼-金属氧化物网络的形成为未来研究不同材料提供了一个发射点，这些材料可以结合自身的自然属性和类似的“交叉连接”结构的额外优势。能将这种网状物的知识转移到像二氧化硅这样的物质上。这些材料的光催化性能和二氧化钛相比是非常惊人的。在未来，研究人员试图设计出一种方法，通过完善硼“胶”的互连簇在金属氧化物中的相互作用，从而创造出精确定制的材料。斯波尔科尼说：如果我们能把这些分子精确地缝在我们想要的地方，它就会给我们一个强大的能力，让我们能够用广泛的用途来制造和理解混合材料。
因为这些材料都是新的，研究人员相信它们有大量的未开发的潜力。并没有声称任务完全通过任何手段完成，目前还没有完全理解和欣赏的部分化学成分。研究团队包括Argonne化学家Karena Chapman，他在实验室的高级光子源(APS)工作，这是一个科学用户设施的能源部办公室。Chapman和Spokoyny在2016年被命名为《化学与工程新闻》的“天才十二人”名单时相识，并建立了合作关系，促使了这项研究。
根据APS x射线科学部门的结构科学小组成员查普曼的说法，该材料的结构表征涉及到在APS中进行的x射线对分布函数分析，该分析给出了有关原子位置的局部结构信息。查普曼Delferro和Spokoyny指出，研究小组为生产和分析这种新材料所做的努力与发现的混合材料本身一样相互关联。在分子水平和人类水平上都存在交叉联系。这项工作证明了我们工作得更好，在我们联系的时候更强大。在3月5日的《自然材料》杂志上发表了一篇论文，题为“混合金属氧化物的分子交联方法”。
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参考：Nature Materials
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：阿贡国家实验室
编译：光量子
审校：博科园
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传播：博科园
