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   在設(shè)計(jì)未來(lái)更強(qiáng)韌的納米多聚材料時(shí)，熒光四針納米晶體有望大顯身手。美國(guó)能源部（DOE）勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在四針量子點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的光學(xué)與力學(xué)傳感技術(shù)結(jié)合在一起，開(kāi)發(fā)出一種會(huì)發(fā)光的納米復(fù)合纖維，不僅能精確監(jiān)控纖維本身的抗張力程度，而且把對(duì)其力學(xué)屬性的影響降到了最低水平。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《納米快報(bào)》上。

   會(huì)發(fā)光的納米纖維

   多聚納米復(fù)合物纖維是一種填充了納米粒子的多聚材料，納米粒子遍布在整個(gè)纖維基質(zhì)中，使其力學(xué)性能普遍增強(qiáng)，在生物醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等眾多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。然而，由于人們對(duì)這種纖維在微觀尺度的應(yīng)力反應(yīng)還知之甚少，大大阻礙了對(duì)這種材料的合理設(shè)計(jì)。

   “理解多聚纖維和納米填充物之間的反應(yīng)，以及應(yīng)力是怎樣通過(guò)屏障傳播的，是合成這種材料的關(guān)鍵。”伯克利實(shí)驗(yàn)室的鮑爾·埃利維薩托斯說(shuō)， “現(xiàn)有的能提供這些信息的技術(shù)都有缺點(diǎn)，比如改變多聚物分子組成和結(jié)構(gòu)，這樣可能會(huì)削弱纖維的力學(xué)性能，如強(qiáng)韌性等。我們希望能開(kāi)發(fā)出一種會(huì)發(fā)光的應(yīng)力傳感納米粒子，并找到一種方法把它們嵌入多聚纖維中，將力學(xué)影響降到最小。”

   新研究由埃利維薩托斯和加州大學(xué)納米技術(shù)教授希拉·拉里等人領(lǐng)導(dǎo)，他們利用靜電紡絲技術(shù)將半導(dǎo)體的四針量子點(diǎn)（tQDs）結(jié)合進(jìn)多聚纖維中，成為一種多聚納米復(fù)合纖維。這種纖維受到外力時(shí)會(huì)變形，四針量子點(diǎn)的熒光色彩會(huì)隨之改變，即使四針量子點(diǎn)含量低時(shí)也很容易看出來(lái)。如果提高粒子含量，熒光色彩會(huì)更明亮。

   熒光四針量子點(diǎn)

   四針量子點(diǎn)是埃利維薩托斯和研究小組早期開(kāi)發(fā)出來(lái)的，這種量子點(diǎn)有1個(gè)硒化鎘（CdSe）核心和4個(gè)硫化鎘（CdS）“手臂”，作為納米級(jí)應(yīng)力傳感器極為合適。當(dāng)施加外力時(shí)，四針量子點(diǎn)的“手臂”會(huì)被彎曲，使它們的熒光顏色發(fā)生改變。而用于靜電紡絲的大靜電場(chǎng)也讓量子點(diǎn)在纖維中均勻一致地分布，使應(yīng)力集中變得最小，而應(yīng)力集中會(huì)降低多聚纖維的力學(xué)性能。

   “四針量子點(diǎn)能發(fā)出熒光，不僅能監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)單的單軸向應(yīng)力，還能監(jiān)測(cè)應(yīng)力松弛和纖維載荷循環(huán)變化情況下的表現(xiàn)。而且四針量子點(diǎn)有彈性可恢復(fù)，即使經(jīng)過(guò)多次載荷循環(huán)直到纖維斷裂，其傳感能力也不會(huì)發(fā)生持久性改變。”埃利維薩托斯說(shuō)。