8月30日消息，美国芝加哥大学与阿贡国家实验室的化学家在《自然》杂志发表研究，开发出一种制备金属氮化物纳米晶体的通用新方法，一次合成出近12种此前无法用传统方法制备的纳米晶体材料，为电子器件、柔性照明和医用植入物等领域开辟了新的材料选择空间。

纳米晶体已成为现代材料科学的重要组成部分，量子点研究曾启发了2023年诺贝尔化学奖。然而长期以来，研究人员只能从相对有限的材料体系中制备纳米晶体。金属氮rides——金属与氮形成的化合物——强度高、生物相容性好、耐热耐腐蚀，是消费电子中的关键材料（例如氮化镓广泛用于LED灯泡和笔记本电脑显示屏），但正是这种极强的化学稳定性使其极难形成纳米晶体：晶体生长过程中离子需要足够的活动能力重排后再固定到最终位置，而金属氮化物键合太强，离子几乎不愿重排。论文通讯作者、芝加哥大学Ernest DeWitt Burton杰出化学与分子工程教授、阿贡实验室科学家Dmitri Talapin形容："如果在这个过程中键不能断裂，对纳米晶体来说就是死刑——一旦形成错误的键，一切都会失控。"

研究的第一作者是芝加哥大学研究生Ruiming Lin。团队的两项关键进展是：其一，在Talapin实验室此前发现的基础上，采用熔融盐作为液相反应介质，在纳米晶体形成过程中起到稳定作用；其二，经过大量条件筛选，找到了温度与氨气压力的"甜蜜点"——在该条件下金属-氮键可以更容易地断裂和重组，使晶体结构得以正确组装。Talapin表示这一工艺非常反常规，"违背了该领域的所有常识，我们不得不彻底重新思考方法"。

该方法不只适用于氮化镓：团队还制备出多种相关氮化物纳米晶体，包括用于医用植入物的氮化钛、重要的工业超导体氮化铌，以及常用作催化剂的氮化钼。这些材料兼具实用价值与相对低廉的成本。研究人员指出，将金属氮化物从传统的刚性薄膜形态拓展为纳米晶体后，它们可以被混合进聚合物、通过喷墨打印技术印刷，或整合进织物和其他柔性器件中，材料应用边界显著拓宽。Lin回忆第一次在电子显微镜下看到这些晶体时说："你总是希望自己发现的东西最终能用在应用上，我认为用途会有很多。"

从产业视角看，这项成果为氮化物纳米材料建立了通用合成平台：LED显示、可穿戴与柔性电子、医用植入器械、超导器件和催化领域均可能受益。研究由美国能源部、三星QD Cluster合作项目、美国国家科学基金会和空军科学研究办公室资助，使用了芝加哥大学NSF材料研究科学与工程中心、软物质表征设施以及阿贡纳米材料中心的资源。 （来源：ScienceDaily）