科学家发现将原子级薄纳米片卷成卷轴的新方法

东京都立大学的研究人员提出了一种将原子薄片卷成“纳米卷”的新方法。他们独特的方法使用两侧成分不同的过渡金属二硫属元素薄片，实现了紧密滚动，使卷轴的中心直径降至5纳米，长度降至微米。对这些卷轴中纳米结构的控制有望在催化和光伏器件方面取得新的发展

纳米技术为我们提供了在纳米尺度上控制材料结构的新工具，为工程师创造下一代材料和设备提供了一个完整的纳米工具集

在这场运动的前沿，东京都立大学宫田康光副教授领导的一个团队一直在研究控制过渡金属二硫族化合物（TMDC）结构的方法，TMDC是一类具有广泛有趣特性的化合物，如柔性、超导性和独特的光学吸收率

在他们发表在《ACS Nano》上的最新工作中，他们将目光投向了制造纳米颗粒的新方法，即将纳米片卷成紧密的卷轴状结构。这是一种制作多壁结构的有吸引力的方法：由于每个片材的结构都是相同的，因此各个层的方向是相互对齐的。然而，现有的两种制造纳米颗粒的方法存在重大问题

在一种情况下，从纳米片表面去除硫原子会产生扭曲，导致片卷起；但这样做会破坏片的晶体结构。在另一种情况下，在纳米片和基底之间引入溶剂，将片从基底上松开，从而形成无缺陷的纳米颗粒。然而，这样制成的管状结构往往具有较大的直径

该团队没有采用这样的方法，而是想出了一种新的方法来引起床单卷起。从单层硒化钼纳米片开始，他们用等离子体处理纳米片，并用硫取代一侧的硒原子；这种结构被称为Janus纳米片，以古代双面神的名字命名。然后轻轻添加溶剂，使片材从底部松脱，然后由于侧面之间的不对称性，片材会自动滚动成卷轴

这些新的纳米颗粒长度为数微米，比以前制造的单壁TMDC纳米片长得多。此外，人们发现它们比以往任何时候都卷得更紧，中心直径降至5纳米，符合理论预期。涡旋还被发现与偏振光强烈相互作用，并具有产氢特性

凭借对纳米结构前所未有的控制，该团队的新方法为研究TMDC纳米颗粒在催化和光伏器件中的新应用奠定了基础