分子胶纳米“相机”实时监测化学反应研究人员制造出一种微型照相

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研究人员制造出一种微型照相机，用“分子胶”粘在一起，能够实时观察化学反应。图片来源：剑桥大学
“考虑到组装起来是多么简单，我们对这个新工具的强大功能感到惊讶。”论文作者、同样来自剑桥大学化学系的Kamil Sokolowski说。
为了制作纳米相机，该团队将单个组件和他们想要观察的分子添加到室温下的水中。以前，在没有量子点的情况下，当金纳米粒子与分子胶混合时，其组分会无限聚集并从溶液中脱落。然而，根据研究人员开发的策略，量子点调节这些纳米结构的组装，以便半导体-金属混合材料控制和限制自己的大小和形状。此外，这些结构能保持稳定数周。
“这种自我限制的特性令人惊讶，这不是我们预期会看到的。”同样来自该校化学系的作者Jade McCune说， “我们发现，一种纳米颗粒组分的聚集可以通过添加另一种纳米颗粒组分来控制。”
当研究人员将这些成分混合在一起时，该团队使用光谱学实时观察化学反应。利用摄像机，他们能够观察自由基种类的形成（一种带有未配对电子的分子）以及它们组合的产物，如其中两个自由基形成可逆的碳碳键。后一种物种曾被理论化，但从未被观察到。
“人们在整个职业生涯中都在以一种可控的方式将物质碎片聚集在一起。”Scherman说， “这个平台将开启一系列广泛的过程，包括许多对可持续技术至关重要的材料和化学。半导体和电浆子纳米晶体的全部潜力现在可以被探索，提供了同时诱导和观察光化学反应的机会。”
“考虑到现在使用这种化学物质可以耦合在一起的金属和半导体构建模块的数量，这个平台真的是一个巨大的工具盒。它为化学反应成像和通过对监测的化学系统进行快照进行传感打开了许多新的可能性。”Sokolowski表示， “简单的设置意味着研究人员不再需要复杂、昂贵的方法来获得相同的结果。”
【分子胶纳米“相机”实时监测化学反应】Scherman实验室的研究人员目前正致力于进一步开发这些杂交植物，使其朝着人工光合系统和（光合成）催化方向发展。在这些系统中可以直接实时观察到电子转移过程。该团队还在研究碳碳键形成的机制以及用于电池应用的电极界面。(晋楠)
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41565-021-00949-6
来源：光明科普