一種新的自組裝納米片有望從根本上加速功能性和可持續(xù)納米材料的開發(fā)，可用于電子、能源存儲、健康和安全等領(lǐng)域。該納米片由美國勞倫斯·伯克利國家實驗室團隊開發(fā)，可顯著延長消費品的保質(zhì)期，由于新材料是可回收的，還能實現(xiàn)可持續(xù)制造。《自然》雜志11月8日在線報道了這一突破。

利用納米科學來制造功能材料的一個挑戰(zhàn)是，要將許多小部件聚集在一起，以便納米材料能夠“長得”足夠大以發(fā)揮作用。雖然堆疊納米片是將納米材料生長成產(chǎn)品的最簡單方法之一，但在使用現(xiàn)有納米片時，“堆疊缺陷”（納米片之間的間隙）是不可避免的。

新的納米片材料通過完全跳過串行堆疊片材的方法克服了缺陷。團隊將已知可自組裝成小顆粒的材料與交替的成分材料層混合在一起，懸浮在溶劑中。為了設(shè)計該系統(tǒng)，研究人員使用了市售納米顆粒、小分子和基于嵌段共聚物的超分子復(fù)雜混合物。

實驗顯示，當溶劑蒸發(fā)時，由200多個堆疊納米片組成的高度有序的層狀結(jié)構(gòu)（缺陷密度非常低）已在基底上自行組裝。團隊還成功地將每個納米片制成100納米厚，幾乎沒有孔和間隙，這使得該材料在防止水蒸氣、揮發(fā)性有機化合物和電子通過方面特別有效。

研究表明，該材料作為電介質(zhì)具有巨大潛力。電介質(zhì)是一種絕緣“電子勢壘”材料，常用于儲能和計算應(yīng)用的電容器中；而當該材料用于涂覆多孔聚四氟乙烯膜（一種用于制造防護口罩的常見材料）時，它還可以非常有效地過濾掉揮發(fā)性有機化合物；此外，該材料可重新溶解和鑄造，以產(chǎn)生新的阻隔涂層。