译海撷英

一种合成复合晶体的新方法

无机合成化学家常致力于通过结晶来合成新的无机材料，以应用于催化和能源生产领域。他们通常将所有反应物溶于溶液中，依靠高温高压来进行反应。一种新的在低温低压下进行的晶体生长方法使得新型多元素复合材料的合成更加简单。

当无机化学家Hans-Conrad zur Loye和他在南卡罗来纳大学的研究小组试图通过结晶创建新的结构材料时，他们首先挑选了一种溶剂，并将想要合成的结构所需要的物质溶解在其中。目前为止，该溶解步骤需要在600～1200℃和62.5MPa以上压力下进行。然后，将混合物慢慢冷却，使晶体缓慢、均匀生长。

Michael Chance，zur Loye 带的一名研究生，当他在利用一种混合溶液（一半是碱金属氢氧化物，一半是水）溶解反应物时，发现了一个比较简单的过程。传统晶体合成方法即高温高压法，化学家使用氢氧化物溶液作为溶剂，而Chance的方法，反应物在温度稍高于200℃、压强小于101kPa时即可溶解。该混合溶液被zur Loye称作hydroflux，它可在低温下溶解反应物，是由于氢氧化物在hydroflux中的熔点降低。

利 用 低 温 hydroflux，zur Loye的博士后Daniel E Bugaris制备了5种较难合成的复合金属氢氧化物晶体：Sr6NaPd2(OH)17、Li2Pt(OH)6、Na2Pt(OH)6、Sr2Pt(OH)8和 Ba2Pt(OH)8等。据zur Loye介绍，由于传统晶体合成方法反应温度过高，上述复合金属氢氧化物几乎从未合成过。

化学家们想要合成比较复杂的金属氢氧化物的一个原因是此类氢氧化物提供了一个间接的方法来制备常用的氧化物催化剂。利用传统晶体合成方法合成氧化物比较困难，而且需要较高的温度，zur Loye解释道。他所带领的研究小组已表明，可以通过温和加热氢氧化物Na2Pt(OH)6来制备氧化物α-Na2PtO3。

该研究小组还合成了氧代氢氧化物晶体、氧化物晶体、氧化物的水合物结晶等。他们已经在尝试合成其他金属的复合化合物，如锰、钴等，并且希望下一步开展金属钌、铱、铑的研究。

一直在研究金属催化剂的塔夫茨大学的 MariaFlytzani Stephanopoulos认为，氢氧化物在一定温度范围内性能稳定，是一类耐人寻味的潜在催化剂；该低温低压下即可完成的简单晶体生长方法必定能帮助科学家制备更多的新材料。

多种形状的水凝胶

光或潮湿的环境如何触发植物，使其叶子卷曲或释放种子？这一问题启发科学家们力争制得柔软的合成材料，同样利用形状变换来回应周围环境的刺激。研究人员设想此类物质被用来触发药物递送或机器人设备的活性。

目前，已合成了一些实验材料，它们会由于某个参数如温度的变化而发生形状的变化，但是只能变换一个或两个形状。科学家们现在已经采取了以下步骤：他们已规划了一种高分子水凝胶，在不同的外界环境触发下会呈现不同的形状。

“我们已经制备了可呈现3种形状的水凝胶，但是总的来说，利用我们的方法，可使该水凝胶呈现更多的形状。”多伦多大学的Eugenia Kumacheva说，他与马里兰大学帕克分校的聂志鸿共同带领了一个研究小组。

该研究工作为科学工作者打开了一扇大门，可制备比当前所用材料更复杂的形状变换材料。

为制造该形状变换材料，该研究小组将由一种单体制得的凝胶薄层浸入含有另一种单体和交联剂的溶液中。此外，溶液中还含有光引发剂，该化合物在光的照射下可迅速引发聚合反应。在凝胶将所有物质吸收后，研究人员在其上放置了一个图案化的掩模，并用紫外线照射该组件。

随后，研究人员洗去未反应的试剂并用一个新的掩模和不同的单体重复上述过程。结果得到一种具有图案的水凝胶薄片，其上有无数具有不同刚度和溶胀性能的微小斑块。

当暴露在高pH值的溶液中时，水凝胶薄片鼓起部分呈现聚甲基丙烯酸条纹，导致整个薄膜卷曲成一个长的薄管；在高盐度溶液中，聚（N-异丙基）丰富的斑块缩小，使其呈短粗、大口径管状。

美国马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的高分子材料科学家Ryan C Hayward如是评价这项工作：它证实了在同一目标对象内，可形成具有不同刺激反应的高分子网状结构。