非对称缺陷诱导的单晶亚纳米尺度无机螺旋结构

自然界中存在多种螺旋结构，比如DNA、蛋白质等，而人工合成的螺旋单晶结构却并不常见，因此，构筑无机螺旋结构是材料科学领域的研究热点之一。目前，通常无机螺旋结构基于材料极性表面上存在的相反电荷，其卷曲过程的驱动力来自于极性表面的静电相互作用，但是对于不具有相反电荷表面的材料，很少有研究者对其螺旋结构进行研究。

近日，清华大学王训教授和西北工业大学杨勇教授团队发现材料表面缺陷的不对称分布对螺旋结构的形成至关重要。研究人员以MoO_3-x亚纳米线为研究对象，成功得到了具有不同组装形式的纳米螺旋结构。其中，亚纳米线只在平面内卷曲形成的是二维螺旋结构，而进一步在平面外卷曲则可以形成三维螺旋结构。理论计算结果进一步表明，面内和面外两种不同卷曲方式的形成是由于表面氧缺陷的不对称分布造成的。当只在一个表面上存在不对称缺陷时，亚纳米线只会在平面内卷曲；而当两个表面上均存在不对称缺陷时，亚纳米线可以同时在平面内和面外卷曲。由于氧缺陷引起的局域表面等离子体共振，MoO_3-x亚纳米线在近红外光区表现出优异的吸光能力，并且在水溶液和水凝胶基质中均具有良好的光热转换性能。这一工作不仅为设计复杂的无机螺旋结构提供了一种新的方法，还为研究具有刺激响应特性材料的可控自组装提供了新的思路。

图1. 螺旋结构的形成过程及不同螺旋结构的表征

这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上，文章的共同第一作者是清华大学博士生卢启辰和香港理工大学黄渤龙博士。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Single-Crystal Inorganic Helical Architectures Induced by Asymmetrical Defects in Sub-Nanometric Wires

Qichen Lu, Bolong Huang, Qinghua Zhang, Shuangming Chen, Lin Gu, Li Song, Yong Yang*, Xun Wang*

J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 9858–9865, DOI: 10.1021/jacs.1c03607

团队介绍

王训，清华大学化学系教授。教育部“长江学者”特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事无机纳米材料化学研究，在无机纳米材料特别是亚纳米尺度材料的控制合成、形成机制及组装方面取得了许多成果。

课题组网站链接：

http://thuwangxungroup.com/ 

https://www.x-mol.com/university/faculty/12037 

杨勇，2016年清华大学博士毕业。现任西北工业大学先进润滑与密封材料研究中心教授。主要研究方向：超细材料合成及组装调控，功能弹性体复合材料等。发表学术论文60余篇，以第一/通讯作者在Nat. Comm.，J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.，Chem等期刊发表论文30余篇，论文引用3000余次，担任多个学术期刊的审稿人和Nano Research, Rare Metals等杂志青年编委。