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超高速密度梯度离心在胶体纳米结构分离中的应用与研究

Science China Press

密度梯度离心分离作为一种有效的纳米材料的纯化方法,受到广大研究者的关注。近期一篇以题目为“Density gradient ultracentrifugation for colloidal nanostructures separation and investigation”的综述发表在Science Bulletin。由北京化工大学的孙晓明教授和罗亮副教授作为通讯作者撰写。文中详细介绍了用于胶体纳米材料分离的密度梯度离心方法的分类、机理和应用,结合多种分离实例的论述说明了密度梯度分离方法的高效性以及广泛的应用前景。

单分散纳米粒子及其组装体具有独特的光、电、磁、催化等物理、化学特性,在非线性光学、磁存储、催化、传感等领域具有极为广阔的应用前景。近二十年来,随着纳米材料领域的飞速发展,半导体、金属、氧化物等各种单分散纳米颗粒的合成方法均已相继取得突破,而其单一组分或多种组分的有序组装体也已被制备,并展示了其功能上的独特性。但是对于单分散纳米颗粒的合成,其重复性的提高一直成为限制其广泛应用及规模化生产的主要瓶颈之一。此外,设计和合成具有复杂组成的掺杂体系和具有相对复杂结构的核壳结构、不对称纳米颗粒等,业已成为化学家和材料学家面对的新问题,结构均一性难以保证。与合成的广泛研究相对照的,是目前针对纳米材料的分离技术发展却远远落后,一些传统的膜分离、电泳、磁场分离等,分离效果和应用条件都有诸多限制,成为制约目前各行业中广泛存在的宏观纳米功能元器件的制备的瓶颈。

针对以上挑战,包括Hersam和孙晓明等团队将原先用于生物领域大分子分离的密度梯度离心分离方法迁移到纳米颗粒体系中,并证明它可作为一种高效的分离胶体纳米材料的方法,可根据化学性质,结构,尺寸和形貌等差异实现分离。作者详细的介绍了密度梯度离心方法的分类,原理和适用性,使用方法和注意事项;展示了密度梯度离心分离方法在纳米颗粒的可控分离、高效纯化与超浓缩应用,证实了该方法的普适性;并进一步发展“管中实验室”等高效分析手段,实现了纳米颗粒合成机理、原位反应与组装过程的监测与分析。

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该项研究得到了国家自然科学基金(NSFC) 和科技部重点研发计划(2016YFF0204402) 长江学者和创新研究团队(IRT1205)等项目资助。

更多详情请阅原文:

Pengsong Li, Anuj Kumar, Jun Ma, Yun Kuang, Liang Luo, Xiaoming Sun. Density gradient ultracentrifugation for colloidal nanostructures separation and investigation. Science Bulletin, 2018, 63(10): 645-662
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927318301725

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