项目名称： 复杂形态和结构的无机功能材料的构筑、自组装原理及性能研究

推荐单位： 中国科学院

项目简介： 本项目属于无机化学和无机非金属材料研究领域。本项目围绕如何运用源于自然的矿化和仿生原理来合理设计材料或实现新颖材料合成这一核心问题，提出和设计了一系列精巧的分子体系，以这些体系为模板模拟生物的矿化过程，获得了一系列形貌复杂、结构有特点的功能材料；围绕若干材料的形成过程，深入研究和揭示了分子模板在生物矿化过程中晶体的成核、晶化、生长以及取向调控规律，发现于常温常压下运用外消旋聚合物分子模板可有效诱导具有手性结构的超长螺旋状纳米线的形成，提出了一种新的螺旋结构形成机理；发明了若干制备多种低维纳米材料的新方法，如制备多种低维纳米半导体、钨酸盐和钼酸盐纳米材料的广普合成技术、金属/碳, 金属/聚合物复合纳米材料的低温合成、新型杂化半导体纳米结构的合成及性能研究、纳米结构单元诱导下的自然自组装复杂纳米结构等。本项目在当前国际前沿的纳米科技、仿生科学等相关领域作出了重要的成果，具有重要的科学意义，并对相关的功能材料的开发具有指导意义。

本项目共发表SCI论文59篇, 如Nature Materials, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等，其中影响因子大于4的论文50篇 (平均影响因子达到5.03), 受邀在国际期刊发表综述论文4篇和在四部英文专著中各撰写一章。有关研究成果受到同行们的关注，研究论文被SCI他人引用达866次, 十篇代表作被SCI他人引用370次。发现于常温常压下运用外消旋聚合物分子模板可有效诱导具有手性结构的超长螺旋状纳米线的形成，提出了一种新的螺旋结构形成机理, 论文发表在Nature Materials上受到关注并被他人引用34次。在国际上率先开展有关II-VI和V-VI族半导体纳米晶和纳米线(棒)的合成工作, 所提出的合成方法及纳米线形成机理的研究工作被他人引用274次；有关银/交联聚乙烯醇纳米电缆和金属/富碳复合微纳电缆的工作在J. Am. Chem. Soc.和Adv. Mater.上发表后，立即引起有关同行的重视，分别被他人引用19次和26次。

主要发现点： 核心发现点：

1、提出和设计了一系列精巧的分子体系，并以其为模板模拟生物的矿化过程，获得了一系列形貌复杂、结构有特点的功能材料，揭示了生物矿化过程中晶体的成核、晶化、生长以及取向调控规律。（无机合成化学，代表论文1，2，3）; 发现于常温常压下运用外消旋聚合物分子模板可有效诱导具有手性结构的超长螺旋状纳米线的形成，提出了一种新的螺旋结构形成机理；(无机合成化学，代表论文1)；成功构筑具有等级结构的钨铅矿微晶, 发现获得的带有螺旋状的棒形晶体是通过多面体纳米晶体的取向搭接而成的。（无机合成化学，代表论文2）; 成功构筑由表面结构不同的薄片自组装而成的类似贝壳多层结构的方解石晶体；（无机合成化学，代表论文3）

2、发现了一种温和条件下大量合成银/交联聚乙烯醇纳米电缆的方法，并提出了一种软-硬模板协同生长新机制，并可推广至制备其他贵金属/交联聚乙烯醇纳米电缆;（无机合成化学，代表论文4）

3、发明了一种于温和条件下贵金属离子催化淀粉和糖类碳水化合物碳化的方法，成功用于制备贵金属（银、铜）/富碳复合微纳电缆，该方法可推广至制备高活性碳纳米纤维和纳米碳材料；（无机非金属基复合材料学，代表论文5）

其他重要发现点：

4、发展了制备多种II-VI和V-VI族低维半导体纳米材料的新技术，揭示了纳米线（棒）的形成机理；（无机合成化学，代表论文8，9）

5、发明了广普制备一系列钨酸盐和钼酸盐纳米材料的制备技术；（无机合成化学，代表论文6）

6、成功合成了新型有机－无机杂化材料II-VI族半导体/胺（[ZnSe](DETA)0.5）纳米带；（无机合成化学，代表论文7）

7、研究了运用纳米棒纳米结构单元诱导纳米颗粒的取向搭接及其促进晶化的过程, 证明了纳米棒在晶粒定向聚集的过程中起到导向作用。（纳米化学，代表论文10）

主要完成人： 俞书宏

项目负责人，提出本项目的关键学术思想、技术路线、实验方案, 创造性地提出和设计了一系列精巧的实验和研究方法，在生物模拟矿化、仿生合成及自组装机理、低维纳米材料的合成及其形状演变机理、金属/碳和金属/聚合物复合纳米结构材料、新型无机/有机半导体杂化纳米结构及性能研究等取得创新性成果。对所有发现点1-7做出了创造性贡献，代表性论文：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。在该项研究中的的工作量占本人工作量的70%。

姚卫棠

项目主要参加者，参与设计了一系列混合溶剂体系合成低维硫属半导体低维纳米材料的合成路线，在二元及三元混合溶剂体系里，分别成功合成了具有显著量子尺寸效应的ZnS纳米带及重要应用前景的半导体/胺杂化纳米带。对发现点6做出了创新性贡献,代表性论文：7。在该项研究中的的工作量占本人工作量的70%。

杨剑

项目主要参加者，参与设计了一系列低维硫属半导体纳米材料的合成路线，运用单胺(-NH2)溶剂作为"形状控制器"成功于温和的反应条件下合成出多种低维半导体纳米材料。对发现点4做出了创造性贡献，由代表性论文8、9支持。在该项研究中的的工作量占本人工作量的60%。