世界熱點論文分析：小粒子，大前程

本文刊載於《科學觀察》2011年第6卷第6期P78—P79。如果您喜歡，歡迎訂購我刊。版權所有中國科學院文獻情報中心《科學觀察》編輯部。未經許可，不得轉載。

John Emsley

英國劍橋大學化學系

本期10大化學熱點論文中,有關石墨烯的研究繼續佔據數量優勢。然而，論文#6的研究內容卻是將石墨烯化學與另一個熱點領域——納米化學結合起來。本文的研究工作是由太平洋西北國立實驗室的劉軍教授與普林斯頓大學的Ilhan Aksay教授共同完成的。論文#6的具體研究對象是二氧化鈦-石墨烯雜化納米晶體，該晶體可提高鋰離子電池的性能。

TiO2-石墨烯納米複合物並不是新鮮事物，但本文中的合成方法卻十分新穎。石墨烯片分散在十二烷基磺酸鈉水溶液中，然後TiO2晶體沉積其上。整個過程比較溫和，是一低溫下的晶體化過程。也因此，二氧化鈦的晶體會有兩種形式，即金紅石型和銳鈦型。

納米晶體之間尺寸略有不同，透射電子顯微鏡的測量結果顯示金紅石型6nm，銳鈦型5nm。在上述製備條件下，得到的晶體類型大多數是金紅石型，隨著硫酸鈉的加入，晶型偏向於銳鈦型。

功能化石墨烯片的有效性在鋰離子電池中得到了很好的驗證。如果電池電極中增加0.5%到2.5%的石墨烯片，電池充放電的速度將會增加一倍，主要原因應該歸功於嵌在金屬氧化物電極中的石墨烯的網路結構。

論文#9也是關於納米材料的一篇文章。其研究對象為帶有氧化物(比如硅或鋁)外層的金納米粒子。該納米粒子對錶面增強拉曼光譜(SERS)分析技術有著深刻的影響，使得單個分子的表徵成為可能。

分子的拉曼光譜分析來源於分子內部化學鍵的振動。如果被分析的樣品載入到納米結構的表面，比如金或銀的納米材料，儀器的靈敏度將會提高上百萬倍，甚至達到允許檢測單分子的水平，那麼表面增強拉曼光譜實際應用將會得到極大的拓展。

當前，有兩組科學人員共同研究獨殼納米粒子增強拉曼光譜。一組是中國廈門大學的田中群團隊，一組是亞特蘭大喬治亞理工學院的研究團隊。實驗中，樣品首先被置於帶有一層氫的鉑單晶表面，然後均勻鋪撒一層外面塗有硅的金納米粒子(硅的作用就是阻止金與樣品的直接接觸)。

如此，拉曼光譜便具有足夠高的靈敏度，可用於分析橙子外皮殺蟲劑的分子以及酵母菌細胞表面的生物分子。

伯克利加利福尼亞大學的楊培東及Erik Garnett共同署名的論文#11，關注的核心內容也屬於納米化學領域。該論文很可能會對太陽能電池方面的研究起到巨大的推動作用。

論文#11中的硅納米線陣列，經測試，有著良好的光捕獲性能，而且非常容易製備，光電轉化效率可達5%到6%之間。材料製備時，首先將矽片浸入到含有硅珠的水懸浮液中，隨後利用離子蝕刻技術，每個珠子都作為腐蝕罩，通過其生長出納米線，最後使用氫氟酸去除珠子。

論文#17是一篇性質完全不同的納米論文，主要研究內容是用於藥物輸運的納米多孔金屬有機結構材料(MOF)。該領域的研究進展來源於法國與韓國的多家科研機構，且由拉瓦錫研究所的Patricia Horcajada教授全面負責(P. Horcajada,et al.,Nature Mater., 9[2]: 172-8, 2010；本期被引27次，總被引69次)。

MOF是三價鐵的羧酸(比如己二烯二酸與反丁烯二酸)鹽的複合物。在這些巨大的空腔中，各種藥物比如抗逆轉錄病毒與抗腫瘤化合物就可以被裝載並被有效地運送到目的地。

翻譯：朱海峰 審校：馬建華

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