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  亞納米尺度是由原子分子到傳統(tǒng)意義納米材料尺寸的過渡區(qū)域，與高分子單鏈和生物大分子（如DNA）的直徑尺寸相當。由于材料特征尺寸接近原子分子尺度，分子間相互作用力可以主導其自組裝過程，多級相互作用的存在使得組裝體具有優(yōu)異的力學和可加工特性，可能成為打破有機材料與無機材料之間界限的切入點；此外，亞納米尺度材料表面原子比例接近100%，與外場的相互作用會極大的增強。因而可能導致優(yōu)異的光學、催化等性質(zhì)。近年來，清華大學化學系王訓教授課題組一直致力研究亞納米尺度下超細結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及組裝性質(zhì)，課題組在前期的工作中發(fā)現(xiàn)超細的無機納米結(jié)構(gòu)具有類高分子柔性特征，這些超細結(jié)構(gòu)在一定的條件下進一步組裝得到豐富的超結(jié)構(gòu)組裝體(相關(guān)工作見J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6834; J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11115; Nature Commun. 2015, 6, 8756; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8579)。基于這些新現(xiàn)象，王訓課題組提出了亞納米尺度材料的新概念（Chem. Sci. 2016, 7, 3978-3991）。

  近日，王訓教授課題組在近原子尺度亞納米材料的構(gòu)筑及其組裝方面取得新進展， 他們制備得到了具有原子級厚度(0.5 nm)的鉬氧納米環(huán)。由于其單晶胞尺寸，所有原子均暴露在表面，使納米環(huán)與光的相互作用得到極大加強，在紫外光、可見光和紅外光區(qū)域內(nèi)均具有很強的吸收，并在可見光與紅外光區(qū)域顯示了優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換性能。相關(guān)成果以題目“Atomic-level molybdenum oxide nanorings with full-spectrum absorption and photoresponsive properties”發(fā)表在Nature Commun. 2017, 8, 1559上。第一作者為化學系2016屆博士畢業(yè)生楊勇和2017屆博士畢業(yè)生楊洋。

  他們將納米環(huán)引入聚合物聚二甲基硅氧烷中制備得到納米環(huán)-PDMS復合材料，在一定的激光照射下（激光波長808 nm，1.0 W/cm2），利用納米環(huán)的光熱效應使得復合材料的最高穩(wěn)定溫度高達400 Co，表現(xiàn)出令人振奮的光熱性能。另外，將得到的納米環(huán)結(jié)構(gòu)引入到具有可逆酯交換動態(tài)共價鍵的熱固性環(huán)氧樹脂中。在外部的可見光和紅外光照射下，基于納米環(huán)的光熱效應，復合材料可實現(xiàn)一系列光控加工性能，包括重塑形和自愈等。在此基礎上，進一步將納米環(huán)引入到含酯交換動態(tài)共價鍵的液晶彈性體材料中，實現(xiàn)了三維可形變結(jié)構(gòu)的設計和可逆形變過程，該復合材料在人工肌肉、柔性機器人等領域具有廣闊的應用潛力。

  在本課題研究中，危巖課題組提供了關(guān)于環(huán)氧樹脂和液晶彈性體復合材料的光響應性質(zhì)方面的測試幫助，并得到中國科技大學宋禮教授在同步輻射光源的X射線近邊吸收精細結(jié)構(gòu)測試方面的幫助及其他合作者的大力幫助和國家自然科學基金委、中國科技部等基金的資助。

  論文全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-017-00850-8