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科学技术：镂空纳米粒子
图片来源：Pixabay
美国圣路易斯华盛顿大学的研究人员首次利用光镂空雕刻纳米粒子，在微尺度下成功制备了中空的氧化亚铜晶体。相关研究发表在《材料化学》（Chemistry of Materials）杂志。论文的通讯作者、化学家布赖斯·萨德勒（Bryce Sadtler）表示，这项研究的应用前景很广阔，可以用于开发低价高效的固碳反应催化剂，还可以促进显微成像等技术的发展。
萨德勒表示，这种光镂空工艺不仅需要可见光源，还对反应体系（溶液）的pH（碱性）和电位有严格的要求。氧化亚铜微晶所带电子在光照射下被激发，与铜离子结合后形成铜原子。新形成的铜原子不再与氧气成键结合，而是跳跃到晶体表面形成一层金属铜外壳，阻断晶体的部分区域与外界溶液的接触。
氧化亚铜的多面晶体结构决定了它表面各处的溶解行为有所不同：一些面的原子结构有利于长出保护层。而那些“裸露”在外的表面会快速溶解，最终形成表面几何形态规整的中空壳层结构。这与“钻石的切割方式”有着异曲同工之妙，因为可选择的方式都很有限。在钻石加工中，切割必须沿着晶面的方向。
萨德勒表示，中空晶体表面积大、形状特殊，它的价值不止于提高固碳反应的效果，在别的领域也有作用。例如，目前的显微成像技术可以很好地分辨出固体的晶态材料，但是对于生物分子的识别就显得吃力。按照萨德勒的说法，如果用这种中空材料能将血样或者尿样中的有机分子包围起来，就有可能增强信号，从而识别原来难以探测的分子。研究人员还扩大了研究范围，发现铁和锰氧化物等物质的光反应强度也很大，这一发现有望用于氢燃料电池技术的研发。
撰文：勒托·萨普纳（Leto Sapunar）
翻译：罗广桢
文章来源：环球科学
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