項目名稱： 復雜形態(tài)和結構的無機功能材料的構筑、自組裝原理及性能研究

推薦單位： 中國科學院

項目簡介： 本項目屬于無機化學和無機非金屬材料研究領域。本項目圍繞如何運用源于自然的礦化和仿生原理來合理設計材料或實現新穎材料合成這一核心問題，提出和設計了一系列精巧的分子體系，以這些體系為模板模擬生物的礦化過程，獲得了一系列形貌復雜、結構有特點的功能材料；圍繞若干材料的形成過程，深入研究和揭示了分子模板在生物礦化過程中晶體的成核、晶化、生長以及取向調控規(guī)律，發(fā)現于常溫常壓下運用外消旋聚合物分子模板可有效誘導具有手性結構的超長螺旋狀納米線的形成，提出了一種新的螺旋結構形成機理；發(fā)明了若干制備多種低維納米材料的新方法，如制備多種低維納米半導體、鎢酸鹽和鉬酸鹽納米材料的廣普合成技術、金屬/碳, 金屬/聚合物復合納米材料的低溫合成、新型雜化半導體納米結構的合成及性能研究、納米結構單元誘導下的自然自組裝復雜納米結構等。本項目在當前國際前沿的納米科技、仿生科學等相關領域作出了重要的成果，具有重要的科學意義，并對相關的功能材料的開發(fā)具有指導意義。

本項目共發(fā)表SCI論文59篇, 如Nature Materials, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等，其中影響因子大于4的論文50篇 (平均影響因子達到5.03), 受邀在國際期刊發(fā)表綜述論文4篇和在四部英文專著中各撰寫一章。有關研究成果受到同行們的關注，研究論文被SCI他人引用達866次, 十篇代表作被SCI他人引用370次。發(fā)現于常溫常壓下運用外消旋聚合物分子模板可有效誘導具有手性結構的超長螺旋狀納米線的形成，提出了一種新的螺旋結構形成機理, 論文發(fā)表在Nature Materials上受到關注并被他人引用34次。在國際上率先開展有關II-VI和V-VI族半導體納米晶和納米線(棒)的合成工作, 所提出的合成方法及納米線形成機理的研究工作被他人引用274次；有關銀/交聯聚乙烯醇納米電纜和金屬/富碳復合微納電纜的工作在J. Am. Chem. Soc.和Adv. Mater.上發(fā)表后，立即引起有關同行的重視，分別被他人引用19次和26次。

主要發(fā)現點： 核心發(fā)現點：

1、提出和設計了一系列精巧的分子體系，并以其為模板模擬生物的礦化過程，獲得了一系列形貌復雜、結構有特點的功能材料，揭示了生物礦化過程中晶體的成核、晶化、生長以及取向調控規(guī)律。（無機合成化學，代表論文1，2，3）; 發(fā)現于常溫常壓下運用外消旋聚合物分子模板可有效誘導具有手性結構的超長螺旋狀納米線的形成，提出了一種新的螺旋結構形成機理；(無機合成化學，代表論文1)；成功構筑具有等級結構的鎢鉛礦微晶, 發(fā)現獲得的帶有螺旋狀的棒形晶體是通過多面體納米晶體的取向搭接而成的。（無機合成化學，代表論文2）; 成功構筑由表面結構不同的薄片自組裝而成的類似貝殼多層結構的方解石晶體；（無機合成化學，代表論文3）

2、發(fā)現了一種溫和條件下大量合成銀/交聯聚乙烯醇納米電纜的方法，并提出了一種軟-硬模板協同生長新機制，并可推廣至制備其他貴金屬/交聯聚乙烯醇納米電纜;（無機合成化學，代表論文4）

3、發(fā)明了一種于溫和條件下貴金屬離子催化淀粉和糖類碳水化合物碳化的方法，成功用于制備貴金屬（銀、銅）/富碳復合微納電纜，該方法可推廣至制備高活性碳納米纖維和納米碳材料；（無機非金屬基復合材料學，代表論文5）

其他重要發(fā)現點：

4、發(fā)展了制備多種II-VI和V-VI族低維半導體納米材料的新技術，揭示了納米線（棒）的形成機理；（無機合成化學，代表論文8，9）

5、發(fā)明了廣普制備一系列鎢酸鹽和鉬酸鹽納米材料的制備技術；（無機合成化學，代表論文6）

6、成功合成了新型有機－無機雜化材料II-VI族半導體/胺（[ZnSe](DETA)0.5）納米帶；（無機合成化學，代表論文7）

7、研究了運用納米棒納米結構單元誘導納米顆粒的取向搭接及其促進晶化的過程, 證明了納米棒在晶粒定向聚集的過程中起到導向作用。（納米化學，代表論文10）

主要完成人： 俞書宏

項目負責人，提出本項目的關鍵學術思想、技術路線、實驗方案, 創(chuàng)造性地提出和設計了一系列精巧的實驗和研究方法，在生物模擬礦化、仿生合成及自組裝機理、低維納米材料的合成及其形狀演變機理、金屬/碳和金屬/聚合物復合納米結構材料、新型無機/有機半導體雜化納米結構及性能研究等取得創(chuàng)新性成果。對所有發(fā)現點1-7做出了創(chuàng)造性貢獻，代表性論文：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。在該項研究中的的工作量占本人工作量的70%。

姚衛(wèi)棠

項目主要參加者，參與設計了一系列混合溶劑體系合成低維硫屬半導體低維納米材料的合成路線，在二元及三元混合溶劑體系里，分別成功合成了具有顯著量子尺寸效應的ZnS納米帶及重要應用前景的半導體/胺雜化納米帶。對發(fā)現點6做出了創(chuàng)新性貢獻,代表性論文：7。在該項研究中的的工作量占本人工作量的70%。

楊劍

項目主要參加者，參與設計了一系列低維硫屬半導體納米材料的合成路線，運用單胺(-NH2)溶劑作為"形狀控制器"成功于溫和的反應條件下合成出多種低維半導體納米材料。對發(fā)現點4做出了創(chuàng)造性貢獻，由代表性論文8、9支持。在該項研究中的的工作量占本人工作量的60%。