华南理工殷盼超教授 Angew 综述：基于X光和中子散射的溶液结构研究

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近数十年来，无机纳米科学范畴蓬勃成长并取得了丰硕的研究功效。无机纳米材料具备宽泛可调的化学构成、拓扑构造以及理化性质，已在诸多范畴显现出极为广宽的应用前景。可溶性无机纳米材料（SoINs）作为个中的一个主要分支，“可消融”是其区别于其他无机纳米材料的最基本属性，也为此类材料的可掌握备、大规模加工以及特定功能的实现供应了极大的便当。本综述中，作者不单单局限于能消融在传统小分子溶剂中的无机纳米材料，而将SoINs的概念进一步扩展至更为雄厚的无机-有机杂化和聚合物纳米复合材料系统。对SoINs的构造研究有助于深入认知其制备、加工、服役等场景下的复杂构造演变纪律，对于定量竖立其构造-机能关系图谱至关主要。然而，SoINs的构造非常复杂，横跨多个时空间标准，加之其在大多场景下显现出的非晶无定形构造特征，使得传统的表征手段往往收效甚微。
 

图1. 分歧X光和中子散射手艺的q局限及其对应的空间标准

分歧于“所见即所得”的实空间电子显微成像手艺，散射方式以光波（X光、中子等）为序言，获得的是物质构造在倒易空间的有效呈现。经由协调超小角、小角、广角散射等测试模式，能够在亚纳米到微米的空间标准探测SoINs的复杂构造信息。与此同时，因为X和中子与物质的感化体式有所分歧，是以X-射线散射与中子散射可以供应衬度互补的构造信息。X-射线接收谱学作为散射方式的有力增补，该手艺的成长使得我们可以进一步明确SoINs的局部几许及更为精美的电子构造（图1）。更为要害的是，现代同步辐射、中子源等大科学装配所带来的超高时间差别率的优势，为实时在线研究复杂外场下SoINs多标准构造的动态行为机制供应了强有力的手艺撑持。
 

图2. 基于X光/中子谱学手艺的SoINs材料时空双维度研究

本综述系统梳理了近年来X光/中子谱学手艺在SoINs的时空双维度研究方面的相关进展。作者首先简明简要地介绍了散射/接收手艺的根基道理、并对实验把持、数据处理规范等给出了必然参考定见。尔后，聚焦于构造明确的分子簇及其杂化模型系统（首要以多金属氧酸盐、金属有机多面体为代表），回首了行使X光与中子表征方式探测此类模型材料的静态构造信息以及实时追踪其动态构造演变过程的经典案例（图2）。最后，作者商量了这一范畴所面临的难题与挑战，并对将来的成长偏向提出了理性的见解和瞻望。总体而言，X光/中子手艺在复杂材料系统的多时空构造解析方面具有诸多独到的优势，尽管本综述中作者仅对一些代表性的研究案例进行了总结。有来由相信，此类表征方式在材料科学、化学、生命医学、能源平安等范畴会有加倍广宽的六合。该综述有望匡助更多的科研同业认识X光/中子手艺，以便更好地选择合适的X光/中子表征方式，进而助力相关范畴刷新与成长。

本文以“Spatiotemporal Studies of Soluble Inorganic Nanostructure with X-ray and Neutrons”为题揭橥于化学范畴顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》。该论文首要完成工资华南理工大学博士后尹家福和欧洲同步辐射Lucia Amidani博士。华南理工大学博士生陈家董、赖钰妍、薛炳辉以及深圳综合粒子研究院李牧博士为本综述的撰写做出了主要进献。本文通信作者为欧洲同步辐射Kristina Kvashnina传授、美国俄勒冈州立大学May Nyman传授和华南理工大学殷盼超传授。本工作获得了国度天然科学基金重点项目、重大研究规划培养项目以及博士后立异人才支撑规划等基金项目的支撑。


文章信息：

Jia-Fu Yin, Lucia Amidani, Jiadong Chen, Mu Li, Binghui Xue, Yuyan Lai, Kristina Kvashnina*, May Nyman*, Panchao Yin*. Spatiotemporal Studies of Soluble Inorganic Nanostructures with X‐rays and Neutrons. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202310953.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202310953


殷盼超课题组基于X光和中子散射大科学装配研究复杂材料系统尤其是聚合物纳米复合材料的构效关系。迎接对于X光和中子散射或许材料构效关系研究感乐趣的青年学者到场，学校和课题组为入站博士后供应具备竞争力的薪酬待遇和科研启动资金。
课题组网站：
https://www2.scut.edu.cn/panchaoyin/
关联邮箱：yinpc@scut.edu.cn


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