界面化学驱动纳米颗粒晶内自分类

近日，暨南大学化学与材料学院教授宁印团队联合英国谢菲尔德大学教授Steven P. Armes、华中农业大学副教授张文君等，成功揭示了界面化学调控纳米颗粒自分类行为的新机制。相关成果发表于《自然-通讯》。

自然界中的生物矿物（如骨骼、牙齿、贝壳）并非单纯的无机晶体，而是由无机矿物与有机生物分子协同构筑的高度有序复合材料。生物体系通过精准调控有机组分与矿物晶体的相互作用及其空间分布，实现结构优化与功能协同。然而，如何在人工合成体系中实现类似生命系统的多组分精准组织，构筑具有复杂内部结构的仿生复合晶体，仍是材料科学领域的重要挑战。

该研究提出“纳米颗粒自分类内嵌”新概念，首次发现不同纳米组分可依据其胶体稳定性与界面化学特征，在晶体生长过程中自主分类，在同一晶体内部形成空间分区的组织结构。研究进一步揭示了界面化学决定纳米颗粒空间定位的内在机制，建立了“界面化学-晶体生长-空间组织”之间的关联，将晶体内部结构调控从传统的成分调节拓展为基于界面化学的空间编程策略。

该工作不仅为理解天然生物矿化中有机-无机组分间的分子相互作用提供了新视角，也为构筑具有层级结构和功能分区的人工仿生复合晶体提供了理论基础与设计原则。更重要的是，该策略突破了传统材料设计中“均匀掺杂”和“随机复合”的局限，为开发具有空间梯度功能的新型复合材料提供了普适方法，有望推动智能响应材料、程序化释放载体等先进功能材料的发展，促进晶体工程从“调控晶体组成”向“编程晶体内部结构”的研究转变。