【原创】纳米领域的“魔法师”——陈虹宇教授


来源:中国粉体网   平安

[导读]  2021年,这位纳米领域的“魔法师”正式受聘为西湖大学理学院正教授。

中国粉体网讯  所谓纳米,是长度的度量单位,1纳米相当于0.000001毫米。一般的纳米颗粒直径为1-100纳米,比宏观物体小很多,但又比分子大不少,这种尺寸极其微小而数量又极其庞大的纳米颗粒,看不见又摸不着,如何给它们下“指令”,把它们变成人类想要的样子——比如,生长出纳米的箭头、带螺纹的纳米螺丝钉、空心的纳米葫芦,把一根纳米线盘成圆环,或者把一股纳米线扭成麻花绳……

陈虹宇教授寻找的正是这样的“魔法工具”:“我的兴趣就是推进纳米合成的控制力,发展新的合成方法,发现新的机理,并应用这些工具探索新的应用。”过去10多年,陈虹宇一直专注于如何丰富和精进他的“魔法工具箱”——即纳米尺度的合成方法学。2021年,这位纳米领域的“魔法师”正式受聘为西湖大学理学院正教授。

陈虹宇教授简介



陈虹宇,1976年生,浙江台州人,江苏特聘教授、江苏省双创人才,入选英国皇家化学会会士。1998年获中国科学技术大学理学学士学位;2004年在耶鲁大学(Yale University)获得博士学位;2005年起在康奈尔大学(Cornell University)从事博士后研究。2006年加入新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University),开始独立科研工作;2011年升为终身教职副教授;历任化学系副主任 (Deputy Head)、数理学院副院长 (Associate Chair)、理学部副主任 (Associate Dean)。2016年加入南京工业大学,共同组建了先进化学制造研究院,任执行院长。2021年7月加入西湖大学,任理学院正教授。

做纳米合成的创新者

“科研人员找到适合自己的研究方向非常重要。很多年轻的科研人员都是循着导师的方向一路走下去,循规蹈矩,往往不敢提出自己独到的见解、独立的方向,这对于年轻人的成长不利。年轻人要学会培养自己主动寻找新方向的能力。”陈虹宇说,“要想获得真正的突破,科研人员一定要结合自己的兴趣,在冷门领域进行持久的探索。”

陈虹宇介绍,大众想象中的纳米科技,往往是那种可以携带药物进入人体血管,帮助治疗疾病的微型机器人,“无论将来要做什么样的纳米器件,都需要具备合成、组装复杂纳米结构的能力。而现有的纳米科技,只能合成简单的纳米球、纳米棒、纳米片,也就是说,在合成能力上存在着一个巨大的鸿沟”。

那么,这是什么原因造成的呢?陈虹宇认为,当前纳米是一个非常热门的领域,但大部分人都在做应用研究,他们所依托的,是现有的纳米材料。而合成能力有点像工具箱,大家都去用工具,没有人去发展这个工具箱的话,应用的潜力总有一天会耗尽。“从基础能力上讲,纳米形貌的控制跟化学成分的控制有着本质的不同,除非纳米合成可以得到专业化的发展,否则这种合成能力上的鸿沟不会自动消失”。

“传统的纳米合成,主要侧重于控制纳米颗粒的形状、大小、均一性。我们则主要致力于发展纳米合成的方法学,本来没有路的,要找到一种方法来达成。例如让纳米线自己卷成圈或拧成麻花,或者生长出纳米的箭头、刻蚀出纳米的螺丝。这样的复杂纳米结构既然没有人做过,其背后形貌控制的机理也就不为人所知。如果可以摸清楚其产生的具体路径以及基础原理,我们就可以进一步拓展合成能力,而这正是我们力图要突破的方向。”陈虹宇介绍,他领导的研究小组开发出了十几种新型纳米结构的合成路线,并提出了新颖的机理。

陈虹宇教授学术成果简介

陈虹宇致力于推进纳米合成的控制力,发展新的合成方法(类似有机反应),发现其背后的机理,并应用这些工具拓展新颖的纳米结构,探索新型应用。其发展的合成方法包括:1)通过固-固界面的构筑,连续调控核-壳、偏心、Janus等纳米结构;2)纳米线的溶液操作方法,如盘旋成圈,扭转成麻花,编织成绳等;3)手性纳米结构的构筑;4)位点选择性的多步纳米合成;5)新的操控手段,如通过宏观载体的拉伸,超声造成弯折,外磁场诱导变形等。共发表论文130余篇,其中以通讯作者发表在高影响力杂志(IF>10)的文章有50余篇。主持国家自然科学基金面上和重大培育项目各1项、新加坡科研项目14项。

对未来纳米领域的期待

“希望10-20年左右的时间里,纳米领域能实现全合成,按照我们的意愿构建精密复杂有用的纳米结构。现在的合成控制力有点像几千年前人类对宏观物体的构建能力:简单的锅碗刀剑都很有用,但做复杂了没用,于是大家都不感兴趣,直到工业革命前夕风车水车等复杂工具的出现。纳米科技也需要跨越类似的台阶,对合成感兴趣的人多了,才有丰富的素材和工具,领域才能有大发展,最终实现科幻小说那种纳米科技。”陈虹宇教授说道。

资料来源:中国科学报、西湖大学、MaterialsViews。

(中国粉体网编辑整理/平安)

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作者:平安

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