康斯坦茨大学
铂和磁铁矿块的三维二元介晶的合成和结构表征
功劳:克里斯蒂安·詹尼温 液晶是由纳米晶体规则排列形成的一类固体，纳米晶体是微小的纳米颗粒，由于其尺寸小而具有独特的性质
在中晶体中，这些晶体在密集的网格中呈现出高度有序的高级形态
康斯坦茨的化学家赫尔穆特·科尔芬教授领导的一个德国-瑞士研究小组现在已经成功合成了化学和物理性质基本未知的特别复杂的液晶，并揭示了它们的结构
有什么特别的？两种不同的纳米晶体——铂和磁铁矿立方体——是这种新型固体的基本构件，它们可以自组装成三维超结构
直到现在，由两种不同的基本结构单元组成的液晶，称为二元液晶，只能以二维结构产生
铂和磁铁矿纳米晶体的三维二元介晶的合成途径和结构特征刚刚在《天使化学国际版》上描述过
这项研究的结果是迈向一个潜在的“建筑系统”的第一步，该系统有可能在未来以有针对性的方式组合不同纳米晶体的特性，并将它们转移到更易管理的微观世界，从而产生大量可能的优势和应用
古罗马的纳米技术 液晶的基本组成部分是纳米晶体
由于它们的体积很小，甚至比病毒的体积还要小，所以它们表现出相同材料的较大颗粒所没有的独特性质
这包括听起来很复杂的“量子尺寸效应”，这可以在直径在纳米范围内的半导体纳米颗粒中观察到，导致尺寸相关的颜色，这在发光二极管的生产中起着重要作用
另一个例子是表面等离子体共振效应，它赋予金属纳米粒子依赖于尺寸的光学特性
早在罗马帝国时代，人类就利用了这些纳米特性
一个著名的例子是四世纪的吕库古杯，现在在大英博物馆展出，它的玻璃元素根据光线的入射和视角而改变颜色
原因是:杯子的玻璃中浸渍了展示表面等离子共振效应的金和银纳米粒子
中世纪教堂窗户强烈而持久的颜色也是基于这种效果，因为窗户玻璃上铸有金纳米颗粒
中间晶体是由纳米晶体(在这种情况下是铂和磁铁矿纳米立方体)自组织成高级的、高度有序的结构而形成的
功劳:克里斯蒂安·詹尼温 两个世界中最好的 康斯坦茨大学物理化学教授、研究项目负责人赫尔穆特·科尔芬解释说:“通过从纳米晶体中产生介晶，现在有可能将这些和其他性质转移到尺寸在微米范围内的固体中，这些性质以前只保留给最小的固体。”
“这使得液晶成为材料研究中非常有趣的对象
" 微米尺度包括比纳米粒子大100，000倍的物体，这仍然是非常小的，但是在粒子的可管理性方面有很大的不同
例如，尺寸在微米范围内的颗粒可以比纳米颗粒过滤得更好
对于像液晶这样的固体，这也消除了纳米粒子的一个决定性缺点:它们的潜在毒性
过去，纳米粒子越来越成为健康研究的焦点，因为当处于未结合状态时，它们可以很容易地通过皮肤、食物或呼吸进入身体
“由于尺寸小，纳米粒子可以克服人体的重要保护屏障
赫尔穆特·科尔芬说:“相比之下，大得多的液晶就不行了。”
耐心达到目标 如当前研究中所述，为了从当前研究中所述的铂和磁铁矿纳米晶体生产迄今为止独特的三维二元液晶，首先将这些立方体形状的基本构件放入溶剂中并产生分散体
混合比在这里起着决定性的作用，并且随后反映在液晶的组成中
“如果我们取一滴积木混合物，简单地让溶剂蒸发，我们也将获得二元液晶，但它将是二维的，而不是三维的
因此，我们必须想出一些新的东西来创造三维液晶，”赫尔穆特·科尔芬报道
成功的关键:减速
为此，含有纳米晶体的分散体被放入一个额外的封闭容器中，容器中含有纳米晶体不能溶解的化学物质——可以说是“非溶剂”
之后，你就等着瞧吧
慢慢地，在几天的过程中，非溶剂逐渐蒸发并逐渐与纳米晶体分散体混合
“在某个时刻，由于分散体中非溶剂的增加，纳米晶体开始通过对接相互作用
通常，类似这样的事情发生得很快，无法控制
通过将非溶剂的蒸发过程延长几天，从而降低实际溶剂的影响，直到突然逐渐停止，该过程得到更好的控制
赫尔穆特·科尔芬解释说，我们方法的结果是“大的”三维液晶
三维二元液晶的场发射扫描电子显微镜图像
功劳:克里斯蒂安·詹尼温 新的、未被探索的特性出现了 在赫尔穆特·科尔芬领导的康斯坦茨化学家成功合成了三维液晶后，他们与瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)X射线分析中心的瑞士同事合作，对其精确结构进行了表征
加伦和维林根的保罗·舍勒研究所
他们能够证明在合成过程中形成了铂和磁铁矿纳米晶体的实际三维二元中间晶体
到目前为止，研究人员只能推测这些新型固体的完整物理和化学性质
这两种性质的结合将由于铂组分而产生非常好的化学催化剂，由于磁铁矿组分，铂组分在使用后可以容易地用磁铁分离和回收
贵重材料铂不会丢失
然而，中晶体不仅保持了它们所含纳米晶体的性质，它们还具有超越其单个构件的性质
赫尔穆特·科尔芬热情地解释说:“当单个纳米晶体在液晶的上层结构中相互作用和耦合时，就会产生单个粒子本身根本不具备的全新的集体性质，并继续说道:“未来详细探索这些将是极其令人兴奋的。”
" 维林根的保罗·舍勒研究所的小角x光散射(SAXS)被用于表征三维二元液晶的精确结构
功劳:克里斯蒂安·詹尼温 迈向潜在建筑套件系统的第一步 由铂和磁铁矿纳米立方体生产三维液晶并不是故事的结尾
相反，我们的目标是在未来使用开发的工艺来结合其他纳米晶体
根据研究人员的说法，他们的结果是朝着潜在的建筑套件系统迈出的第一步:“我们的目标是改进方法，以便理想情况下，各种各样的纳米晶体及其特性可以以我们想要的任何方式结合起来——有点像乐高积木，”赫尔穆特·科尔芬给出了一个展望，并笑着继续说道:“可以说，铂磁铁矿介晶将是我们用石头建造的第一座小塔。”
" “生产像我们的三维二元液晶这样的结构正是这个合作研究中心的目标之一
赫尔穆特·科尔芬总结道:“我们现在需要做的是描述纳米构件之间的相互作用，并研究由此产生的新特性。”
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