火是易燃物伴随发光、放热并释放二氧化碳和水等产物的剧烈氧化过程。从本质上讲，火是由等离子体（plasma）状态的物质组成的，因此被英国物理学家Sir William Crookes定义为有别于固态、液态和气态的物质的第四态。可见，火以其特殊的性质为纳米材料的制备提供了常规条件下无法获得的极端条件。

 

最近，胶体、界面与化学热力学院重点实验室高明远课题组在基金委、科技部以及中科院的资助下，在利用前驱体燃烧制备纳米材料方面取得了重要研究进展，成功地制备了具有特殊结构与形貌的纳米材料，如：g-Fe₂O₃llSiO₂双面体球形磁性纳米颗粒及二十六面体g-Fe₂O₃纳米晶体。上述研究结果已经发表在近期的《先进材料》杂志上（Adv. Mater.）。

 

以g-Fe₂O₃llSiO₂双面体球形磁性纳米颗粒的制备为例，他们采用甲醇等低沸点试剂作为溶剂及燃料，以乙酰丙酮铁及正硅酸乙酯为前驱体，通过直接燃烧前驱体的甲醇溶液，在火焰中得到了结构规整的g-Fe₂O₃llSiO₂双面体球形磁性纳米颗粒。详细的研究结果表明，乙酰丙酮铁和正硅酸乙酯首先在火焰焰芯形成固溶体，然后在内焰进一步形成复合纳米颗粒，随着相分离的发生，最终在外焰部分形成由SiO₂和g-Fe₂O₃组成的双面体型磁性纳米颗粒。类似结果在文献报道中并不多见，因为在常规条件下，无机化合物形成的固溶体，由于其组份具有高熔点而不易通过相分离产生异质结构，更无法形成球形的双面体结构。纳米材料由于具有高的表面能而表现出的低熔点，以及火焰提供的高至摄氏千度的反应环境直接导致了上述双面体球形磁性纳米颗粒的形成。

 

具有新颖双面体结构的γ-Fe₂O₃||SiO₂磁性纳米颗粒由于其结构特殊性表现出非常独特的性质。首先，双面体颗粒具有铁磁性，但由于SiO₂的存在，铁磁性的复合颗粒仍表现出非常好的胶体稳定性，因此在生物样品磁分离方面具有潜在的应用价值；其次，复合磁性纳米颗粒的双面体结构使不对称修饰成为可能，如通过对SiO₂侧进行选择性疏水修饰得到的纳米颗粒表现出界面活性，在超声辅助下可形成磁性囊泡，而在气/液界面上也表现出择优取向行为；最后，利用SiO₂可被氢氟酸刻蚀的性质，双面体结构γ-Fe₂O₃||SiO₂磁性纳米颗粒可作为牺牲模板，用于构筑带有γ-Fe₂O₃芯的空心磁胶囊。 更多阅读（英文） 《先进材料》发表论文摘要