研究人員製造出一種微型照相機，用“分子膠”粘在一起，能夠實時觀察化學反應。圖片來源：劍橋大學
“考慮到組裝起來是多麼簡單，我們對這個新工具的強大功能感到驚訝。”論文作者、同樣來自劍橋大學化學系的Kamil Sokolowski說。
為了製作奈米相機，該團隊將單個元件和他們想要觀察的分子新增到室溫下的水中。以前，在沒有量子點的情況下，當金奈米粒子與分子膠混合時，其組分會無限聚集並從溶液中脫落。然而，根據研究人員開發的策略，量子點調節這些奈米結構的組裝，以便半導體-金屬混合材料控制和限制自己的大小和形狀。此外，這些結構能保持穩定數週。
“這種自我限制的特性令人驚訝，這不是我們預期會看到的。”同樣來自該校化學系的作者Jade McCune說，“我們發現，一種奈米顆粒組分的聚集可以透過新增另一種奈米顆粒組分來控制。”
當研究人員將這些成分混合在一起時，該團隊使用光譜學實時觀察化學反應。利用攝像機，他們能夠觀察自由基種類的形成（一種帶有未配對電子的分子）以及它們組合的產物，如其中兩個自由基形成可逆的碳碳鍵。後一種物種曾被理論化，但從未被觀察到。
“人們在整個職業生涯中都在以一種可控的方式將物質碎片聚集在一起。”Scherman說，“這個平臺將開啟一系列廣泛的過程，包括許多對可持續技術至關重要的材料和化學。半導體和電漿子奈米晶體的全部潛力現在可以被探索，提供了同時誘導和觀察光化學反應的機會。”
“考慮到現在使用這種化學物質可以耦合在一起的金屬和半導體構建模組的數量，這個平臺真的是一個巨大的工具盒。它為化學反應成像和透過對監測的化學系統進行快照進行感測打開了許多新的可能性。”Sokolowski表示，“簡單的設定意味著研究人員不再需要複雜、昂貴的方法來獲得相同的結果。”
Scherman實驗室的研究人員目前正致力於進一步開發這些雜交植物，使其朝著人工光合系統和（光合成）催化方向發展。在這些系統中可以直接實時觀察到電子轉移過程。該團隊還在研究碳碳鍵形成的機制以及用於電池應用的電極介面。(晉楠)
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https://doi.org/10.1038/s41565-021-00949-6
