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赵东元院士等Nature Synthesis：纳米世界里的“一棵树”！

来源：时间：2023-11-27 10:08:13 浏览：1678次

第一作者：马玉柱

通讯作者：赵东元院士、李晓民教授、吕中元教授

通讯单位：复旦大学、吉林大学、内蒙古大学

DOI: 10.1038/s44160-023-00434-z

研究背景

Wedderburn–Etherington数模式具有固有的组合规则，在自然树状系统中普遍存在，对于研究单个粒子组装成支链的超结构具有重要意义。然而，在微尺度或纳米尺度上实现这些模式仍然具有挑战性。复旦大学赵东元院士等人报道了通过纳米滴顺序融合驱动的离散各向异性介孔二氧化硅纳米颗粒组装成分支纳米树而产生Wedderburn–Etherington数体系，形成含有二聚体到多聚体的分枝纳米树。形成的二聚体具有y形结构，有两个融合分支（长度∼395nm；外径∼157nm），由一个生长较晚的开管连接，顺序融合生长方式可以进一步将y结构扩展到多分支结构。统计数据可以预测在每个装配级别上的分支程度。分支结构异构体的类型和混淆也可以精确计算，并由Wedderburn–Etherington树指定。

文章要点

1、作者提出了一种纳米液滴顺序融合策略，用于制造具有明确结构的分支介孔SiO₂Wedderburn–Etherington纳米树。结果表明，介孔二氧化硅纳米颗粒的组装受到配体接枝的钯纳米晶体粘合剂的控制。第一级组装形成y形二聚体，带有两个分枝叶（∼395nm），连接到一个具有开放腔的管状结构（长度，325 ± 55 nm）。实验和模拟结果表明，聚变过程是由粘合剂和液滴表面柔性配体之间的疏水相互作用决定的，而成对聚变模式是由液滴表面曲率的释放控制的。

2、这种方法可以促进新模型、复杂分支纳米结构的顺序设计，分支数从二到几十不等。构建块之间的成对融合使得多分支≤2每个节点下的分支数量，因此具有不同分支程度的多分支的装配模式或异构体可以用Wedderburn–Etherington模式来描述。本工作中，Wedderburn–Etherington数模式衍生的可预测的分支生长模式对粒子组装的复杂上层结构的结构优化具有重要的指导意义。控制分支结构异构体的精度和可预测性为控制模式组装过程提供了一种方法，并提高了设计广谱复杂上层结构的可能性。

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