我国学者在超分子组装合成新型半导体纳米线气敏材料研究方面取得新进展

复旦大学化学系与聚合物分子工程国家重点实验室邓勇辉课题组在两亲性嵌段共聚物导向合成新型气敏半导体材料研究方面取得新进展。研究团队采用“bottom-up”的超分子组装理念，利用实验室设计合成的富含sp2杂化碳的有机两亲性嵌段共聚物（如PEO-b-PS）与无机杂多酸簇分子（如硅钨酸）之间协同作用，在分子尺度操控有机大分子与无机小分子界面静电组装，进一步在纳米尺度下利用溶剂挥发诱导棒状胶束聚集组装，首次获得3D交叉排列的杂多酸-嵌段共聚物复合纳米线阵列。团队发现这种有机-无机复合结构具有非典型性“结构变换”行为，即伴随着有机高分子的分解，硅钨酸分子迁移至棒状胶束接触区并原位转化为Si-掺杂的氧化钨（WO3）纳米线，并最终形成三维等间距、正交排列的金属氧化物半导体纳米线多孔阵列结构。原位表征技术、光谱分析、同步辐射分析及密度泛函（DFT）理论计算结果表明，氧化钨纳米线因晶格中掺入Si元素而导致常规的γ-WO3正八面体发生局部扭曲，形成亚稳态的ε-WO3。上述超分子组装合成思路也适合于其他杂多酸体系，以合成各种杂原子原位掺杂的半导体金属氧化物交叉纳米线阵列，且展示出优异的丙酮传感性能。

本次研究成果是团队多年来在嵌段共聚物设计、组装合成纳米结构材料方面的重要研究进展。在前期研究基础上，团队探索出的这种灵活、可控的3D超分子界面组装合成思想，突破了传统的复杂多步合成和制备纳米线阵列的瓶颈。该组装方法为创制新颖半导体纳米线阵列、纳米线功能化修饰（如原位掺杂）、微纳器件原位集成等提供了全新的研究思路，也为发展先进能源器件、微纳感知电子元件、智能装备等打下重要的基础。