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  空心納米結(jié)構(gòu)在催化、儲(chǔ)能、載藥，以及納米反應(yīng)器等方面具有非常廣泛的應(yīng)用。然而，在這些重要應(yīng)用的背后，空心結(jié)構(gòu)的合成仍是科學(xué)界一大難題：大多數(shù)空心納米結(jié)構(gòu)都是最簡(jiǎn)單的空心球結(jié)構(gòu)，要增加它們的復(fù)雜度非常困難，更不用說將空心結(jié)構(gòu)連接成復(fù)雜的中空系統(tǒng)了。南京工業(yè)大學(xué)教授陳虹宇課題組日前在本領(lǐng)域作出突破，將陶藝的概念引入納米合成中（納米陶藝），提供了按需合成及連接空心納米結(jié)構(gòu)的能力，相關(guān)工作以“OnDemandSynthesisofHollowFullereneNanostructures”（按需合成富勒烯中空納米結(jié)構(gòu)）為題發(fā)表在《自然·通訊》上。

  據(jù)悉，利用富勒烯（C60或其衍生物）作為殼材料，二甲苯液滴作為空心結(jié)構(gòu)的軟模板，只需一步即可合成多種精致的空心納米結(jié)構(gòu)，例如碗、瓶，以及實(shí)現(xiàn)具有多個(gè)空腔的葫蘆的可控合成。更重要的是，通過將單個(gè)空心結(jié)構(gòu)作為節(jié)點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)空心結(jié)構(gòu)之間的靈活對(duì)接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從合成獨(dú)立的空心單元到組裝復(fù)雜的聯(lián)通系統(tǒng)的跨越。

  陳虹宇課題組詳細(xì)研究了此方法的反應(yīng)機(jī)理：這一方法的核心控制力，來(lái)源于對(duì)液滴模板的準(zhǔn)確操控。通過利用液滴可以任意進(jìn)行形變的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空心結(jié)構(gòu)形貌的精確控制，從而得到瓶口等復(fù)雜結(jié)構(gòu)；通過準(zhǔn)確控制液滴之間的融合過程，實(shí)現(xiàn)空心結(jié)構(gòu)之間的組裝及聯(lián)通，將單個(gè)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展為多隔間的空心體系。同時(shí)，作為概念驗(yàn)證，陳虹宇課題組利用此類結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了具有多個(gè)隔間的納米容器，實(shí)現(xiàn)了多種納米顆粒在此容器內(nèi)的分段裝載。此方法不僅極大地提高了空心納米結(jié)構(gòu)合成的自由度，為納米尺度上復(fù)雜空心系統(tǒng)的建立打下必要的基礎(chǔ)，還為空心結(jié)構(gòu)的軟模板合成法打開了全新的思路。

  據(jù)介紹，作為人類制造史上極為重要的技術(shù)，陶藝為人們提供了通過極簡(jiǎn)單的方法逐步設(shè)計(jì)、制造、組裝精致的空心結(jié)構(gòu)的能力。然而，類似的合成概念在納米領(lǐng)域尚屬空白。而陳虹宇課題組關(guān)于復(fù)雜空心納米結(jié)構(gòu)的合成，以及將其組裝成更復(fù)雜聯(lián)通體系的科研報(bào)道，打開了研究新思路，也為其在化學(xué)、材料、生物學(xué)和醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。