日本名古屋大学的研究人员已经解决了纳米片技术的一个重大挑战。他们的创新方法是使用表面活性剂从各种材料生产非晶纳米片，包括难以合成的超薄非晶金属氧化物，如铝和铑。这一突破发表在《自然通讯》杂志上，为这些纳米片的未来应用奠定了基础，比如用于燃料电池的纳米片。
即将到来的纳米技术需要的组件只有几纳米厚。这些超薄层对于提高功能至关重要，被称为纳米片。
然而，它们的小尺寸给催化反应带来了困难。许多这些薄板保持规则的形状和最小的缺陷。但是催化反应通常依赖于这些缺陷。
此外，由于没有分层，它们的生产具有挑战性，使得依赖分层的传统去角质技术无效。这一限制限制了它们的生产，如碳和二氧化硅等典型材料，而不是使用铑等材料的金属氧化物和氢氧化物，这在技术上是有用的。
为了弥补这一差距，名古屋大学材料与系统研究所（IMaSS）的助理教授山本英介（Eisuke Yamamoto）和Minoru Osada教授领导的一个研究小组设计了一种适应性合成方法。
该过程从固态表面活性剂开始，它有助于在其框架内排列金属离子，特别是在其层之间的区域，称为层间空间。由于非晶纳米片没有层，表面活性剂层可以作为替代品。
Osada对这个过程的美丽充满热情。“在光学显微镜下，实际合成的表面活性剂晶体是美丽的，”他说。“有可能将各种金属离子限制在这些表面活性剂晶体中，并产生各种晶体。”
然后加入水，水与排列在表面活性剂层中的金属离子相互作用。它引发了水解反应，导致这些离子部分分解，形成小的、孤立的簇。
这些簇可以在溶剂的帮助下排列成一个有组织的结构，特别是一种叫做甲酰胺的化学物质。这种组织是由表面活性剂的初始晶体形状指导的，通过一个被称为模板的过程，在这个过程中，金属团簇创建了复制表面活性剂晶体形状的薄片。
这种方法利用镓离子制造出约1.5纳米厚的无定形纳米片。在这一成功的基础上，山本和Osada将该技术应用于从具有挑战性的金属氧化物和氢氧化物（如铝和铑）合成其他金属氧化物。
Osada教授解释说：“这种规模的非晶纳米片应该具有优异的催化活性，这要归功于它们无序结构造成的许多缺陷。”“这些缺陷是催化反应的极好活性位点。与传统的纳米片相比，这些非晶片提供了截然不同的功能。”
这种创新的方法不仅可以合成各种不同金属种类的纳米片，而且可以将多种金属类型组合在一块纳米片上，为新材料和新性能打开了大门。
Osada说：“通过这种技术合成的新型材料有望推动二维和非晶材料领域的进步，可能导致新的物理特性和应用。”
由于催化反应在燃料电池中很重要，研究人员对他们的研究被用于产生下一代环保电力的前景感到兴奋。
