譯海擷英

一種合成復合晶體的新方法

無機合成化學家常致力于通過結晶來合成新的無機材料，以應用于催化和能源生產領域。他們通常將所有反應物溶于溶液中，依靠高溫高壓來進行反應。一種新的在低溫低壓下進行的晶體生長方法使得新型多元素復合材料的合成更加簡單。

當無機化學家Hans-Conrad zur Loye和他在南卡羅來納大學的研究小組試圖通過結晶創建新的結構材料時，他們首先挑選了一種溶劑，并將想要合成的結構所需要的物質溶解在其中。目前為止，該溶解步驟需要在600～1200℃和62.5MPa以上壓力下進行。然后，將混合物慢慢冷卻，使晶體緩慢、均勻生長。

Michael Chance，zur Loye 帶的一名研究生，當他在利用一種混合溶液（一半是堿金屬氫氧化物，一半是水）溶解反應物時，發現了一個比較簡單的過程。傳統晶體合成方法即高溫高壓法，化學家使用氫氧化物溶液作為溶劑，而Chance的方法，反應物在溫度稍高于200℃、壓強小于101kPa時即可溶解。該混合溶液被zur Loye稱作hydroflux，它可在低溫下溶解反應物，是由于氫氧化物在hydroflux中的熔點降低。

利 用 低 溫 hydroflux，zur Loye的博士后Daniel E Bugaris制備了5種較難合成的復合金屬氫氧化物晶體：Sr6NaPd2(OH)17、Li2Pt(OH)6、Na2Pt(OH)6、Sr2Pt(OH)8和 Ba2Pt(OH)8等。據zur Loye介紹，由于傳統晶體合成方法反應溫度過高，上述復合金屬氫氧化物幾乎從未合成過。

化學家們想要合成比較復雜的金屬氫氧化物的一個原因是此類氫氧化物提供了一個間接的方法來制備常用的氧化物催化劑。利用傳統晶體合成方法合成氧化物比較困難，而且需要較高的溫度，zur Loye解釋道。他所帶領的研究小組已表明，可以通過溫和加熱氫氧化物Na2Pt(OH)6來制備氧化物α-Na2PtO3。

該研究小組還合成了氧代氫氧化物晶體、氧化物晶體、氧化物的水合物結晶等。他們已經在嘗試合成其他金屬的復合化合物，如錳、鈷等，并且希望下一步開展金屬釕、銥、銠的研究。

一直在研究金屬催化劑的塔夫茨大學的 MariaFlytzani Stephanopoulos認為，氫氧化物在一定溫度范圍內性能穩定，是一類耐人尋味的潛在催化劑；該低溫低壓下即可完成的簡單晶體生長方法必定能幫助科學家制備更多的新材料。

多種形狀的水凝膠

光或潮濕的環境如何觸發植物，使其葉子卷曲或釋放種子？這一問題啟發科學家們力爭制得柔軟的合成材料，同樣利用形狀變換來回應周圍環境的刺激。研究人員設想此類物質被用來觸發藥物遞送或機器人設備的活性。

目前，已合成了一些實驗材料，它們會由于某個參數如溫度的變化而發生形狀的變化，但是只能變換一個或兩個形狀。科學家們現在已經采取了以下步驟：他們已規劃了一種高分子水凝膠，在不同的外界環境觸發下會呈現不同的形狀。

“我們已經制備了可呈現3種形狀的水凝膠，但是總的來說，利用我們的方法，可使該水凝膠呈現更多的形狀。”多倫多大學的Eugenia Kumacheva說，他與馬里蘭大學帕克分校的聶志鴻共同帶領了一個研究小組。

該研究工作為科學工作者打開了一扇大門，可制備比當前所用材料更復雜的形狀變換材料。

為制造該形狀變換材料，該研究小組將由一種單體制得的凝膠薄層浸入含有另一種單體和交聯劑的溶液中。此外，溶液中還含有光引發劑，該化合物在光的照射下可迅速引發聚合反應。在凝膠將所有物質吸收后，研究人員在其上放置了一個圖案化的掩模，并用紫外線照射該組件。

隨后，研究人員洗去未反應的試劑并用一個新的掩模和不同的單體重復上述過程。結果得到一種具有圖案的水凝膠薄片，其上有無數具有不同剛度和溶脹性能的微小斑塊。

當暴露在高pH值的溶液中時，水凝膠薄片鼓起部分呈現聚甲基丙烯酸條紋，導致整個薄膜卷曲成一個長的薄管；在高鹽度溶液中，聚（N-異丙基）豐富的斑塊縮小，使其呈短粗、大口徑管狀。

美國馬薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的高分子材料科學家Ryan C Hayward如是評價這項工作：它證實了在同一目標對象內，可形成具有不同刺激反應的高分子網狀結構。