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学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

孙守恒 布朗大学教授

邮箱:Shouheng_Sun@brown.edu

课题组主页:

http://casey.brown.edu/chemistry/research/sun/index.html

 

一、基本情况介绍:

1984年,在四川大学化学系获学士学位。

1987年,在南京大学化学系获硕士学位。

1996年,在美国布朗大学获博士学位。

1996-1998年,在美国IBM托马斯·沃森研究中心做博士后。

1998-2004年,在美国IBM托马斯·沃森研究中心做研究员。

2005 – 2007年 ,布朗大学化学系副教授

2008 – 至今,布朗大学教授

 

二、所获荣誉:

先后在Nature,Science, J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Nano. Lett., Angew. Chem. Int. Ed.,PNAS 等著名期刊上发表论文近 200 篇、拥有20 项专利、并多次应邀在国际会议上做报告。2009年入选南京大学长江学者讲座教授,2011年入选全球顶尖一百化学家名人堂榜单并位列第31名。现担任 Nano Letters, Nano Today, Science of Advanced Materials,Nano Research等国际知名杂志的编委,并获得多项国际任职和奖励荣誉。

 

三、研究内容:

 

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图 1

 

上图1为孙守恒教授研究内容分类(来自课题组主页)。所有研究内容可分为两个大部分:1.纳米材料的合成与自组装;2.纳米材料的功能化并应用到生物医药、催化、能源三大领域。我们将分上中下三篇文章来汇总、介绍、品鉴孙守恒老师的研究工作。本期内容我们将重点介绍孙守恒老师在纳米材料合成与组装方面的研究工作。

 

孙守恒教授自上个世纪末,就开始研究溶液相纳米颗粒的可控合成与自主装。采用Bottom up 的方法,在溶液里实现对金属、氧化物纳米颗粒尺寸、形貌、组成、晶体结构的调控。之所以将孙守恒教授比喻为万磁王,是因为孙老师课题组最为经典的研究体系是磁性纳米颗粒的合成、自组装及其应用,主要包括以下几类:1.以FePt为代表的MPt(M = Fe Co Ni),Pt基合金磁性纳米颗粒;2.以四氧化三铁为代表的磁性氧化物纳米颗粒(MXFeYO4);3、Fe、Co单质金属纳米颗粒;4、以Au-Fe3O4为代表的哑铃结构、核壳结构磁性纳米颗粒。5、其他纳米颗粒的合成及组装。相关文献依次汇总介绍如下:

 

四、论文分类总结:

经典综述:Chem. Rev. 2016, 116, 10473;Adv. Func. Mater. 2016, 26, 3809-3817.;Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2532.;Adv. Func. Mater. 2008, 18, 391.; IBM J. Res. & Dev. 2001, 45, 47.

 

1.  以FePt为代表的Pt基合金磁性纳米颗粒

主要成就:在有机溶剂中,以油胺、油酸为配体,通过热分解或者共还原的方法合成Pt基合金磁性纳米颗粒。合成得到纳米颗粒均一性好、形貌可调控。Pt的前驱体一般是Pt(acac)2;M的前驱体是M(CO)x。方法1:Pt(acac)2热还原,M(CO)x热分解;方法2:Pt(acac)2;M(CO)x同时热还原。控制合成的关键是还原与分解的同步进行。见下图2、图3.

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图2

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图3

相关文章:学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

 

2.  以四氧化三铁为代表的磁性氧化物纳米颗粒(MXFeYO4

主要成就:选择高沸点有机物作为溶剂,比如:二苯醚、二苄醚等,油酸、油胺作为配体,同时加入长链烷基二醇作为调节剂(也是还原剂)。从乙酰丙酮铁出发,热分解合成四氧化三铁,见下图4。热分解合成得到的磁性氧化物纳米颗粒,尺寸均一可调、形貌可控(球形、立方体、空心球),见下图5。

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图4

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图5

相关文章:

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

 

3.  Fe、Co等磁性单质以及合金金属纳米颗粒

主要成就:采用高温还原、高温热分解的方法合成Fe、Co磁性纳米颗粒。在Fe纳米颗粒合成过程中,引入Cl离子能够提高Fe纳米颗粒的结晶性,从而提高纳米颗粒的磁性以及稳定性。

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图6

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图7

相关文章:

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

4.  以Au – Fe3O4为代表的哑铃结构、核壳结构磁性纳米颗粒

主要成就:贵金属纳米颗粒作为晶种,在油酸、油胺配体存在的条件下,高温热解Fe(acac)3, 并加入长链烷基二醇。在热分解过程中,先升温至200 C左右,保持0.5 – 1.5 h,再升温至280 – 300 C,见下图。通过调节Au/Fe比例、反应温度、升温速度等因素,可以分别合成出Au-Fe3O4核壳状、花状、哑铃状复合型磁性纳米颗粒。其中,哑铃结构材料在癌症的靶向治疗和成像方面表现很强的应用前景。后期,我们将详细总结介绍相关研究工作。

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图8

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

图9

相关文章:

学术名人堂:纳米万磁王 —— 布朗大学孙守恒教授

 

5. 其他纳米颗粒的合成及组装

主要成就:各类纳米材料的溶液相合成。主要包括:贵金属纳米颗粒的合成,比如Pd、Pt、Au,合成方法简单,尺寸非常均一,形貌可调。单质、氧化物纳米颗粒表面修饰;磁性纳米颗粒自组装成超晶格结构。

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