Наноринг
Нанокольцо , представляет собой циклическую наноструктуру толщина которой достаточно мала, чтобы находиться на наноуровне (10 −9 метров). Обратите внимание, что это определение позволяет диаметру кольца быть больше, чем наноразмер. Нанокольца — относительно недавняя разработка в области нанонауки; Первая рецензируемая журнальная статья, в которой упоминаются эти наноструктуры, была написана исследователями из Института физики и Центра физики конденсированных сред в Пекине , которые синтезировали нанокольца из нитрида галлия в 2001 году. [ 2 ] Оксид цинка , соединение, очень часто используемое в наноструктурах, был впервые синтезирован в нанокольца исследователями из Технологического института Джорджии в 2004 году, и с тех пор несколько других распространенных наноструктурных соединений были синтезированы в нанокольца. [ 3 ] Совсем недавно нанокольца на основе углерода были синтезированы из цикло-пара-фениленов. [ 4 ] а также порфирины. [ 5 ]
Обзор
[ редактировать ]Хотя нанокольца могут иметь диаметр наномасштаба, многие из этих материалов имеют диаметры, превышающие 100 нм, причем многие нанокольца имеют диаметр на микромасштабе (10 нм) . −6 метров). Таким образом, нанокольца считаются членами подкласса наноматериалов, называемых одномерными (1-D) наноматериалами. Это наноматериалы, в которых одно из трех физических измерений в одной единице материала находится в масштабе длины, превышающем наномасштаб. Другими примерами одномерных наноматериалов являются нанопроволоки , наноремни, нанотрубки и нанолисты .
Механическая уникальность
[ редактировать ]Как и в случае с другими наноматериалами, большая часть практического интереса к нанокольцам обусловлена тем фактом, что в нанокольцах часто можно наблюдать квантовые явления, которые обычно не наблюдаются в объемном веществе. В частности, нанокольца обладают несколькими дополнительными свойствами, представляющими особый исследовательский интерес. Одномерные наноструктуры имеют множество потенциальных применений и применений, но из-за размеров их протяженных кристаллических структур их нельзя выращивать на дискретных участках роста кристаллов и, следовательно, нельзя синтезировать на подложке с какой-либо кристаллографической предсказуемостью. [ 6 ] Поэтому нанокольца чаще всего синтезируются в водной среде путем создания энтропийно уникальных условий, которые вызывают спонтанную самосборку нанокольц. [ 7 ] Эти материалы гораздо полезнее, если ими можно легко манипулировать с помощью механических или магнитных сил , поскольку многие одномерные наноструктуры чрезвычайно хрупкие и, следовательно, ими трудно манипулировать в полезных средах. Теперь было продемонстрировано, что нанокольца ZnO , полученные в результате спонтанного складывания одного кристалла нанопояса, можно подвергать обширным механическим манипуляциям без разрушения или разрушения, что дает им уникальное механическое преимущество перед другими классами наноструктур ZnO. [ 8 ] [ 9 ]
Синтез
[ редактировать ]Как правило, нанокольца синтезируются с использованием восходящего подхода , поскольку синтез сверху вниз ограничен энтропийными барьерами, представленными этими материалами. В настоящее время количество различных синтетических методов, используемых для изготовления этих частиц, почти так же разнообразно, как и количество различных типов самих наноколец. Один из распространенных методов синтеза наноколец предполагает сначала синтез нанолент или нанопроволок с неравномерным распределением заряда, сосредоточенным на краях материала. Если эти критерии соблюдены, эти частицы могут естественным образом самоорганизоваться в кольцевые структуры, так что силы кулоновского отталкивания сводятся к минимуму внутри полученного кристалла . [ 10 ] Другие подходы к синтезу наноколец включают сборку нанокольца вокруг небольшой затравочной частицы, которая позже удаляется, или расширение и скручивание порфириноподобных структур в полую структуру нанокольца. [ 11 ] [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джадд, Крис Дж.; Кондратюк Дмитрий В.; Андерсон, Гарри Л.; Сэйвелл, Алекс (27 июня 2019 г.). «Поверхностный синтез в шаблоне наноринга порфиринов» . Научные отчеты . 9 (1): 9352. doi : 10.1038/s41598-019-45359-w . ISSN 2045-2322 . ПМК 6597552 . ПМИД 31249330 .
- ^ Ли ZJ, Чен XL, Ли HJ, Ту QY, Ян Z, Сюй ЮП, Ху BQ (01 мая 2001 г.). «Синтез и комбинационное рассеяние наноколец, нанолент и нанопроволок GaN». Прикладная физика А. 72 (5): 629–632. Бибкод : 2001ApPhA..72..629L . дои : 10.1007/s003390100796 . S2CID 97904274 .
- ^ Конг XY, Дин Ю, Ян Р., Ван ЗЛ (февраль 2004 г.). «Монокристаллические нанокольца, образованные эпитаксиальным самоскручиванием полярных нанолент». Наука . 303 (5662): 1348–51. Бибкод : 2004Sci...303.1348K . дои : 10.1126/science.1092356 . ПМИД 14988559 . S2CID 17188546 .
- ^ Сикард, Ламберт; Лукас, Фабьен; Жаннен, Оливье; Буи, Пьер-Антуан; Рао-Бертло, Жоэль; Куинтон, Кассандра; Пориэль, Кирилл (26 июня 2020 г.). «[n]-Цикло-9,9-дибутил-2,7-флуорен (n = 4,5): влияние размера наноринга в цикло-пара-фениленах с углеродными мостиками» . Angewandte Chemie, международное издание . 59 (27): 11066–11072. дои : 10.1002/anie.202002517 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 32255247 . S2CID 215411130 .
- ^ Казадемон-Рейг, Ирен; Герреро-Авилес, Рауль; Рамос-Кордова, Элой; Торрент-Сукаррат, Майкл; Матито, Эдуард (2 ноября 2021 г.). «Насколько ароматическими являются молекулярные нанокольца? Случай шестипорфиринового нанокольца**» . Angewandte Chemie, международное издание . 60 (45): 24080–24088. дои : 10.1002/anie.202108997 . ISSN 1433-7851 . ПМЦ 8596448 . ПМИД 34260804 .
- ^ Дрогат Н., Гранет Р., Сол В., Крауш П. (декабрь 2009 г.). «Синтез серебряных наноколец в одном сосуде» . Письма о наномасштабных исследованиях . 5 (3): 566–9. дои : 10.1007/s11671-009-9505-5 . ПМК 2894113 . ПМИД 20672109 .
- ^ Спрафке, Йоханнес К.; Кондратюк Дмитрий В.; Уайкс, Майкл; Томпсон, Эмбер Л.; Хоффманн, Маркус; Древинскас, Рокас; Чен, Вэй-Синь; Ён, Чау Кеонг; Кернбратт, Йоаким; Буллок, Джозеф Э.; Малфуа, Марк (02 ноября 2011 г.). «Поясообразные π-системы: связь геометрии с электронной структурой в шестипорфириновом нанообразовании» . Журнал Американского химического общества . 133 (43): 17262–17273. дои : 10.1021/ja2045919 . ISSN 0002-7863 . ПМИД 21939246 .
- ^ Хьюз В.Л., Ван З.Л. (19 января 2005 г.). «Контролируемый синтез и манипулирование нанокольцами и нанолуками ZnO». Письма по прикладной физике . 86 (4): 043106. Бибкод : 2005ApPhL..86d3106H . дои : 10.1063/1.1853514 . hdl : 1853/27177 . ISSN 0003-6951 . S2CID 120864787 .
- ^ Ван ЗЛ (3 апреля 2009 г.). «Нанопроволока и нанолента ZnO-платформа для нанотехнологий». Материаловедение и инженерия: R: Отчеты . 64 (3): 33–71. дои : 10.1016/j.mser.2009.02.001 . ISSN 0927-796X .
- ^ Конг, XY (27 февраля 2004 г.). «Монокристаллические нанокольца, сформированные путем эпитаксиальной самонамотки полярных наноремней» . Наука . 303 (5662): 1348–1351. дои : 10.1126/science.1092356 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 14988559 . S2CID 17188546 .
- ^ Мирас, Харалампос Н.; Ричмонд, Крейг Дж.; Лонг, Де-Лян; Кронин, Лерой (29 февраля 2012 г.). «Мониторинг структурной эволюции молибденового синего наноринга в фазе раствора» . Журнал Американского химического общества . 134 (8): 3816–3824. дои : 10.1021/ja210206z . ISSN 0002-7863 . ПМИД 22257105 .
- ^ Яги, Акико; Сегава, Ясутомо; Итами, Кенитиро (15 февраля 2012 г.). «Синтез и свойства [9] цикло-1,4-нафтилена: π-расширенное углеродное нанорование» . Журнал Американского химического общества . 134 (6): 2962–2965. дои : 10.1021/ja300001g . ISSN 0002-7863 .