一种新的自组装纳米片有望从根本上加速功能性和可持续纳米材料的开发，可用于电子、能源存储、健康和安全等领域。该纳米片由美国劳伦斯·伯克利国家实验室团队开发，可显著延长消费品的保质期，由于新材料是可回收的，还能实现可持续制造。《自然》杂志8日在线报道了这一突破。

电钙测试证明了自组装纳米片作为微电子产品氧屏障的潜力。
图片来源：加州大学伯克利分校

利用纳米科学来制造功能材料的一个挑战是，要将许多小部件聚集在一起，以便纳米材料能够“长得”足够大以发挥作用。虽然堆叠纳米片是将纳米材料生长成产品的最简单方法之一，但在使用现有纳米片时，“堆叠缺陷”（纳米片之间的间隙）是不可避免的。

新的纳米片材料通过完全跳过串行堆叠片材的方法克服了缺陷。团队将已知可自组装成小颗粒的材料与交替的成分材料层混合在一起，悬浮在溶剂中。为了设计该系统，研究人员使用了市售纳米颗粒、小分子和基于嵌段共聚物的超分子复杂混合物。

实验显示，当溶剂蒸发时，由200多个堆叠纳米片组成的高度有序的层状结构（缺陷密度非常低）已在基底上自行组装。团队还成功地将每个纳米片制成100纳米厚，几乎没有孔和间隙，这使得该材料在防止水蒸气、挥发性有机化合物和电子通过方面特别有效。

研究表明，该材料作为电介质具有巨大潜力。电介质是一种绝缘“电子势垒”材料，常用于储能和计算应用的电容器中；而当该材料用于涂覆多孔聚四氟乙烯膜（一种用于制造防护口罩的常见材料）时，它还可以非常有效地过滤掉挥发性有机化合物；此外，该材料可重新溶解和铸造，以产生新的阻隔涂层。

既想要纳米材料“极微小”的特性，又想要它符合各种设备的尺寸，怎么做呢？纳米材料不是橡皮泥，组装后一直存在间隙问题，但现在，科学家成功演示了如何从单一纳米材料，轻松组装成适合各种工业应用的多功能材料。此外，这种材料可重新溶解、铸造的回收过程，不但意味着它更环保，也意味着它的可塑性良好，允许进一步微调，以改善应用范畴。