致力创新组装纳米结构多功能材料

　　当物质的线度小到纳米尺度时，由于表面效应和量子效应的存在则会产生新型的几何结构和功能特征。目前在纳米科学的研究中，人们致力于组装纳米结构形成多功能材料。要实现可控组装，方向性和选择性是需要考虑的两个重要因素。而纳米结构的各向异性能够为材料的可控组装提供方向性和选择性，怎样才能以简单而可控的方式引入各向异性呢？

　　孙强教授与其合作者首次提出了利用幻数团簇的稳定性通过掺杂的方式而引入各向异性的机理。他们发现幻数团簇由于其固有的稳定性可以作为生长核而引入各向异性。当在金（Au）纳米团簇中掺入钨（W）杂质时，基于18电子规则，W杂质原子便与Au原子形成一个稳定的Au12W核（Core），其余的Au原子便在核表面上形成补丁结构（patch）。这种core-patch 结构不仅在原子的几何形态分布上引入了各项异性，而且由于Au的电负性大，当W掺入后，W上的电荷将转移到Au并集中于W周围最近临的12个Au原子，而补丁部分几乎无被转移的电荷，从而引起了电荷分布的各向异性。由于水分子中孤对电子的存在，当把水分子引入后，孤对电子与带负电的Au原子之间的库仑排斥作用将使得Au12W 部分表现出疏水性而补丁部分将表现出亲水性。此外，各向异性还表现在其它物理特性方面如振动谱和电子轨道。该研究发表在ACS Nano 2, 341 (2008)，并引起了同行的高度关注。

　　这一机理可以广泛应用于core-patch 结构的合成，为自组装多孔材料和功能生物材料提供了更多的灵活性。例如由于各向异性的存在，体系中有的原子点位具有更强的化学反应性，这就使得化学的结合具有方向性、选择性和可控性，因而可以合成与常规三维密堆积结构不同的多孔材料和低维材料，它们在催化吸附及光子晶体等领域有着广泛的应用。此外纳米结构所具有的极性，可以在两端加载两种不同而又互补的药物；或者在一端加载能定位病灶或生物组织的分子，而在另一端加载治疗的药物，从而实现药物投放的巡游导航。

　　用新观念带好新时代的兵是孙强教授团队常打硬仗的关键，做好一个合格将帅的同时，他们密切关注行业发展、关注国际发展最前沿。他们所获得的成就和荣誉，也正如一座座丰碑，与他们的汗水相得益彰。