2003年全球化学科学重大进展（九）
材料科学部分（下）
碳纳米管凝胶
    日本东京大学的Takuzo Aida领导的研究小组发现，单壁碳纳米
管（SWNT)与咪唑　盐类常温离子液体（如1-丁基-3-甲基咪唑　四
氟硼酸盐（BMIBF）、1-乙基-3-甲基咪唑　四氟硼酸盐（EMIBF）等）
经混合、研磨及离心分离可形成凝胶。
    透射电镜（TEM）研究发现，在凝胶中，高度纠缠的碳纳米管束
解离，并形成更为精细的束状结构。相转变和流变性能研究表明，这
种凝胶是由物理交联的碳纳米管束构成的，中间为局部分子有序的离
子液体。由于离子液体不挥发，凝胶热稳定，即使在减压条件下也不
会萎缩；在吸附材料表面，则会发生凝胶-固体转变。
    研究人员还使用可聚合的离子液体作为凝胶介质，制造出冲击强
度大为提高的高导电性聚合物/碳纳米管复合材料。这种材料可用来
制造新型的电子设备、涂装材料以及抗静电材料。
[Science,2003,300:2072]
“双面”超分子液晶
液晶是一类特殊的自组装系统，这一点类似于生物系统，其为我们开
发具有特殊功能的自有序纳米或介观工程材料提供了1种独特的工
具。当前材料科学很诱人、也很有挑战性的1个领域，是对具有不同
功能面材料的分子识别和自组装过程研究。
为此，英国英格兰赫尔大学的Isabel M. Saez和John W. Goodby设
计、合成并表征了1种由化学特性完全不同的两部分组成的“双面”
（Janus-like）超分子液晶。
研究人员基于季戊四醇单元和三（羟甲基）氨基甲烷单元制得的中间
连接单元，其中一个单元含有三个氰基联苯（CB），另一个单元含有
手性苯甲酸苯酯（PB））制备了2种树枝状六聚体液晶材料。
这两种材料均在室温玻璃态进行分离，研究发现它们都呈现出手性近
晶C相和向列相两种相态，可以自组装为具有期望的化学功能和物理
性质的纳米和介观尺度材料。[Chem. Commun., 2003,14:1726]
光磁性能可调节的超顺磁纳米复合材料
    美国佛罗里达州立大学的Albert E. Stiegman研制出1种含有
KxCoy [FeⅢ(CN)6]z（1种类似普鲁士蓝的铁磁性物质）的新型纳米
复合材料，基体采用多孔二氧化硅。新型复合材料采用可控多组分溶
胶-凝胶方法进行合成，沉淀出的类普鲁士蓝材料的纳米化通过二氧
化硅凝胶化进行控制；制得的材料材质均一，光学透明，具有超顺磁
性和可调节的光磁行为。
    研究人员称，这是首次制备普鲁士蓝类磁性材料纳米粒子，也是
首次制备该类材料的纳米复合材料，该研究为普鲁士蓝类磁性材料在
高级光、磁应用领域提供了1条新路径。 [Angew. Chem. Int.
Ed.,2003,42:2741]
电沉积手性催化剂
    很多生物分子是手性的，通常以2种对映体结构中的1种存在。
由于仅有1种对映体是生理活性的，另一种则没有活性,甚至有毒，
所以越来越多的使用溶液均相催化剂或酶进行药物生产。手性表面可
以提供非均相对映体选择性催化作用，不仅产品分离更为容易,而且
可以重复使用。此外，这种手性表面还可用作手性分子的电化学传感
器。目前，手性表面主要通过吸附手性分子或切削单晶获得。
    美国密苏里大学的Jay A. Switzer领导的研究小组开发出1种
电化学沉积制备手性表面的方法，该法为液相过程，较为简单。研究
人员在酒石酸盐离子存在的电镀液中，将过氧化铜膜沉积到非手性的
金表面，沉积膜的手性取决于酒石酸盐离子的手性，从而决定了电化
学氧化反应中沉积膜的对映体专一性。[Nature,2003,425:490]
零热膨胀导体
    零热膨胀（ZTE）材料可以防止或减少温度大范围波动引起的系
统内部应力和应变，可用于空间应用和热机械传动装置领域。目前，
仅有的ZTE材料是将负热膨胀（NTE）材料和正热膨胀材料复合制得
的，都是绝缘材料。
    美国密歇根州立大学的Mercouri G. Kanatzidis等人制备并表
征了首例加热时仍保持室温体积的导电性化合物——YbGaGe。ZTE复
合材料的零热膨胀温度很窄，仅为5～10℃，而YbGaGe可在300℃温
度范围内（-173～127℃）保持室温体积。
    YbGaGe不仅可在ZTE复合材料应用领域发挥作用，而且由于其
是导电的，可以在印刷电路及天文用光谱仪器中获得应用。
　　该研究为人们在半导体或金属间化合物寻找NTE和ZTE提供了合
理依据。[Nature,2003,425:702]　（包佳琨 洪 译）（全篇完）