Small:內外兼修——神奇的金屬富勒烯功能材料

2021-02-26 MaterialsViews
金屬富勒烯是將含有金屬的團簇嵌入到富勒烯籠內形成的嵌套型分子。金屬富勒烯不僅具有外層碳籠的化學與物理性質,內嵌的金屬帶來更為豐富的電子學、磁學和光學等特性。例如單就內嵌團簇種類而言,就包括金屬離子、金屬氮化物團簇、金屬碳化物團簇、金屬氧化物團簇、金屬硫化物團簇、金屬碳氮化物團簇以及金屬氰化物團簇等,這些金屬團簇在富勒烯碳籠的保護下獲得了高穩定性,並由不同的內嵌團簇帶來不同的物理化學性質。另一方面,金屬富勒烯碳籠的種類更是比空心富勒烯多的多,這是因為金屬團簇會向碳籠轉移部分價電子,從而將很多原本不穩定的富勒烯碳籠穩定下來。而內嵌金屬與碳籠的結合也往往使二者突破自身原有的物理化學行為,衍生出了豐富的分子性質和材料功能。因此金屬富勒烯是一種具有重要研究意義的分子納米材料,在信息科學、能源技術、生物醫藥等領域具有廣闊的應用前景,目前已在生物醫學成像、腫瘤和肺纖維化等重大疾病治療等方面取得了重要進展,可望在不久的將來贏得廣泛的商業化應用。

中國科學院化學研究所王春儒團隊多年來致力於金屬富勒烯的合成、表徵、電子自旋特性、生物醫學應用等研究,特別是發展了以金屬富勒烯腫瘤血管靶向阻斷為代表的一系列生物醫藥研究,大大推動了金屬富勒烯的應用進程。近期王春儒研究員和王太山博士在Small上撰文闡述金屬富勒烯功能材料的研究進展,特別介紹了金屬富勒烯在腫瘤治療、抗氧化、分子磁體、電子器件等方面展現出的優異性能。文章首先介紹了以Gd@C82為代表的水溶性納米材料在抑制腫瘤生長、腫瘤血管靶向阻斷、活性氧清除、抗氧化損傷等方面的研究,隨後介紹了磁性金屬富勒烯如Sc3C2@C80、Y2@C79N、DySc2N@C80等在分子磁探針、單分子磁體、自旋量子比特等方面的研究成果,最後還介紹了金屬富勒烯晶體和薄膜的電學性質以及金屬富勒烯的單分子電學性質研究。這些研究結果揭示了金屬富勒烯材料豐富的結構和優異的物理化學特性,展示了金屬富勒烯材料廣闊的應用前景。研究者認為,隨著近幾年金屬富勒烯結構研究的不斷深入以及其物理化學特性表徵技術的不斷發展,其應用研究已呈騰飛之勢。特別是金屬富勒烯具有生物友好的特性,在腫瘤治療過程中無毒副作用,可望在今後幾年內進入臨床應用。作為一種發源於宇宙星雲的物質,富勒烯是宇宙送給人類的珍貴禮物,必將在不久的將來造福人類。相關論文發表在Small(DOI:10.1002/smll.201901522)上。

Advanced Biosystems:自組裝C60富勒烯奈米薄片上培養細菌視紫質轉染的人類纖維母細胞之光遺傳學調控和重新編程

一類用於製備高效非富勒烯光伏器件的寬帶隙聚合物給體新材料-萘並雙喹喔啉類D-A共軛聚合物

全解水雙功能電催化劑:類富勒烯硫氧化鎳中空納米球

核心骨架的電子特性對苝二醯亞胺類非富勒烯受體小分子光伏性能的調控研究

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