固體所在合成空心納米材料方面取得新進(jìn)展

利用克根達(dá)爾效應(yīng)（Kirkendall效應(yīng)）合成空心納米材料是近來納米材料制備科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，利用克根達(dá)爾效應(yīng)獲得的產(chǎn)物的空心結(jié)構(gòu)一般不超過500納米。具有較大空心結(jié)構(gòu)的納米材料尤其在藥物緩釋、輸送等領(lǐng)域可以顯著提高載帶能力。zui近，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理所研究人員采用水熱法，成功的獲得了具有較大中空結(jié)構(gòu)的空心十四面體的錳氧化物（Mn3O4, Mn5O8, Mn2O3）。

科研人員通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程認(rèn)真分析，認(rèn)為這種空心結(jié)構(gòu)的形成依賴于克根達(dá)爾效應(yīng)。反應(yīng)的初期，金屬錳與溶液發(fā)生水熱反應(yīng)生成Mn（OH）2的十四面體。在反應(yīng)的末期，與空氣接觸的過程中，Mn（OH）2十四面體可被空氣中的氧氣氧化，進(jìn)而發(fā)生克根達(dá)爾效應(yīng)。值得注意的是，在這個(gè)反應(yīng)過程中，從Mn（OH）2轉(zhuǎn)變到Mn3O4時(shí)晶格結(jié)構(gòu)要發(fā)生收縮（由于轉(zhuǎn)變時(shí)要失去水，體積大約要縮小42%）。這種結(jié)構(gòu)的收縮一方面加快了反應(yīng)的速度，同時(shí)也增大了錳元素遷移的自由程，進(jìn)而使柯肯達(dá)爾效應(yīng)可以在更大的空間發(fā)生作用。

研究者同時(shí)還對(duì)空心錳氧化物的磁學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。這些結(jié)果顯示，這種材料在電容器、藥物輸送和緩釋、環(huán)境治理和催化等多個(gè)領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用前景。