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 文／陳根

自從碳納米管誕生后，納米材料的研究成為熱門課題。其之所以能在最近十幾年間激起世界材料研究的興趣，不僅是因為其獨特的性能，而且是這些特性能隨著納米材料的尺寸和形狀的變化而發生改變。

如在半導體材料中由于電子躍遷，產生于塊體材料不同的特性；金納米顆粒可以呈現plasmon效應，在拉曼增強領域應用廣泛；過渡金屬顆粒，隨著尺寸的減小，顆粒的比表面積增大，在催化領域大有作為。因此，合成不同尺寸，不同形狀的納米材料，已經成為納米領域的熱點。

近日，日本京都大學的研究人員發現，主體納米晶的形狀高度影響了陽離子交換納米晶的晶體結構。

因為晶體學擴展了調節膠體離子納米晶體 （NCs） 的物理和化學性質的途徑，所以研究人員通常根據尺寸、形狀和成分來確定這些納米晶。離子交換反應是一條極有效的途徑，可以克服直接合成納米晶體的限制，增加可用晶體結構的存庫，但離子納米晶體在陽離子交換反應中晶體系統的變化有待系統研究。

在該研究中，化學合成和計算模型表明，六方緊密堆積的硫離子（S2 －）亞晶格的六棱柱形菱鐵礦（Cu1．8S）納米晶體的高度決定了與Co2＋［具有六方緊密堆積S2 －和／或鈷的絲鋅礦鈷硫化物（CoS）的陽離子交換產物的最終晶體相銅鎳黃鐵礦（Co9S8），呈立體緊密堆積S2 －］。

在溫和的反應條件下，暴露平面的熱力學不穩定性驅動陰離子骨架的重建。其他離子（Mn2＋、Zn2＋和Ni2＋）通過體積、熱力學穩定性和配位環境等多種方式調控陽離子交換反應中的晶體結構轉變。

此外，其他引入的陽離子（Mn2＋、Zn2＋和Ni2＋）通過各種方式調節陽離子交換反應期間的晶體結構轉變，例如體積、熱力學穩定性和配位環境。

該研究不僅為納米材料的精準調控提供了一條新思路，還為豐富和拓展納米材料的性質與應用起到推動作用。可以說，該研究將納米合成技術把控到了極致。