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  在微觀世界的納米尺度領(lǐng)域，多層中空超結(jié)構(gòu)就像一座蘊(yùn)含無限潛力的“寶藏”，在催化、生物傳感、光學(xué)器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，正逐漸成為科研人員競相探索的焦點(diǎn)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)由多個(gè)同心或偏心的金屬殼層與內(nèi)部空腔構(gòu)成，就像微觀世界里層層嵌套的精致的“納米級(jí)俄羅斯套娃”。在納米尺度下精確控制每一層的厚度、成分以及層間的間隙至關(guān)重要，任何微小的偏差都可能影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能。然而，構(gòu)筑這類納米級(jí)多層中空超結(jié)構(gòu)面臨著諸多難題與挑戰(zhàn)。尤其是將多種金屬集成在一個(gè)多層結(jié)構(gòu)中，需同時(shí)解決熱力學(xué)不穩(wěn)定性、界面擴(kuò)散控制及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)匹配等難題。

  杭師大材化學(xué)院黃又舉教授團(tuán)隊(duì)前期通過電置換策略成功構(gòu)筑了具有多層內(nèi)置熱點(diǎn)間隙的半開放納米超結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有高電磁場增強(qiáng)、高效捕獲截留分析物能力以及光譜自適應(yīng)特性，可實(shí)現(xiàn)待測物（以亞甲基藍(lán)為模型）SERS信號(hào)的有效激活，且檢測限低至3.22×10^-12 M，相關(guān)工作發(fā)表在Advanced Science上。然而，該工作雖然實(shí)現(xiàn)了多層Au@Ag-Au NPs的構(gòu)筑，但并未實(shí)現(xiàn)內(nèi)置間隙納米尺度上的精準(zhǔn)調(diào)控以及單一粒子中多元素的集成。

圖1 多層中空超結(jié)構(gòu)內(nèi)置間隙的精準(zhǔn)調(diào)控

圖2. 包含不同Au-Ag、Pt-Ag、Pd-Ag合金組合的雙層和三層空心超結(jié)構(gòu)庫

圖3. 不同內(nèi)置間隙多層中空超結(jié)構(gòu)催化性能研究

  該項(xiàng)工作不僅為多層中空超結(jié)構(gòu)的制備提供了有效的策略，也為深入研究其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，讓這座微觀世界的“寶藏”逐漸展現(xiàn)出它的真正價(jià)值，為其在催化、生物傳感、光學(xué)器件等領(lǐng)域的發(fā)展開辟了廣闊的道路。 

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c05403

通訊作者 黃又舉

  黃又舉，教授，博士生導(dǎo)師，國家優(yōu)青，杭師大材料與化學(xué)化工學(xué)院副院長。2010年博士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，師從李良彬教授。2010-2014年在新加坡南洋理工大學(xué)做博士后。2014-2019年在中科院寧波材料所工作，任副研究員/項(xiàng)目研究員。2017-2018年，在德國馬普所高分子所做訪問學(xué)者。2019年9月入職杭州師范大學(xué)，組建納米生物傳感器關(guān)鍵材料團(tuán)隊(duì)。長期從事納米生物傳感器探針材料基礎(chǔ)及應(yīng)用研究，提出了智能高分子調(diào)控“納米晶核補(bǔ)丁”策略，量身定制出30多種高效可醫(yī)用探針材料；發(fā)展了探針材料的智能多功能表面修飾策略，實(shí)現(xiàn)了不同維度（1D、2D和3D）的宏觀可控自組裝，揭示了探針材料與傳感器性能內(nèi)在關(guān)聯(lián)性；研發(fā)了系列高性能納米生物檢測技術(shù)，探索了在食品安全和醫(yī)療領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近五年，以通訊作者在Science Advances，Advanced Materials，Journal of the American Chemical Society， Chemical Society Reviews等期刊上發(fā)表SCI論文80余篇。被引用11000余次，H因子為55。授權(quán)中國和美國發(fā)明專利35件。主持科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，包括6項(xiàng)國家自然科學(xué)基金。獲首屆浙江省青年科技英才獎(jiǎng)（2021年），浙江省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（2023年，第一完成人）和全國"挑戰(zhàn)杯"揭榜掛帥專項(xiàng)賽一等獎(jiǎng)（2024年，指導(dǎo)老師）。入選浙江省海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃（2016年）和國家自然基金委優(yōu)秀青年項(xiàng)目（2022年）。

通訊作者 陳靚

  陳靚，博士，副教授。主要從事功能導(dǎo)向的納米材料可控合成、組裝及性能研究，研究興趣包括：納米材料在環(huán)境與能源催化領(lǐng)域的研究，如小分子、有機(jī)物電催化轉(zhuǎn)化，CO2捕集與轉(zhuǎn)化技術(shù)（CCUS）等。納米材料在生物及環(huán)境傳感等領(lǐng)域的研究，主要為電化學(xué)傳感器及納米酶催化劑應(yīng)用于環(huán)境污染物、生物標(biāo)記物檢測及腫瘤治療等。以第一/通訊作者在Nature Communication, ACS Nano, Advanced Energy Materials等期刊發(fā)表SCI論文20余篇。主持國家自然科學(xué)青年基金、浙江省自然科學(xué)基金一般探索項(xiàng)目等。

第一作者 傅茜茜

  傅茜茜，博士，助理研究員。2020年博士畢業(yè)于華東師范大學(xué)，博士期間前往美國加州大學(xué)河濱分校交流學(xué)習(xí)，2020年獲得上海市“超級(jí)博士后”與華東師范大學(xué)“光華優(yōu)秀博士后”資助繼續(xù)從事博士后工作。2023年8月入職杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院。主要從事響應(yīng)性膠體光子晶體材料的組裝及在彩色顯示器件與生物智能傳感領(lǐng)域等方面的應(yīng)用研究。以第一作者/通訊作者在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.、Research等雜志發(fā)表論文10余篇，參與書籍《光子晶體功能材料》編寫。主持國家自然科學(xué)青年基金1項(xiàng)及浙江省自然科學(xué)基金一般探索項(xiàng)目1項(xiàng)。