近日，清華大學化學系王訓教授課題組在無機亞納米線研究方面取得了新突破，發現堿土金屬-多酸團簇亞納米線能夠有效鎖定包括正辛烷、汽油等在內的易揮發有機液體，形成自支撐的彈性凝膠。

凝膠是一類具有廣泛應用背景的物質存在形態。目前，人們已經可以通過高分子等凝膠劑輕松地制備得到具有優異力學性質的水凝膠。與水中的氫鍵相比，種類及功能更為豐富的非極性揮發性有機分子之間的分子間作用力通常較弱，阻礙了揮發性有機液體的固化行為和新型功能性有機凝膠材料的開發。到目前為止，有機凝膠和水凝膠相比，在分子鎖定效率、機械性能和整體化學/物理性能方面仍存在很大差距。

圖1.亞納米線有機凝膠的照片、結構及應用

亞納米尺度材料指的是至少在一個維度上特征尺寸接近或小于1納米的材料。這個特征尺寸接近高分子鏈/DNA單鏈的直徑，并與無機晶體單晶胞的尺寸相當，有可能成為打破高分子材料與無機材料之間界限的切入點。王訓課題組提出了亞納米尺度材料的概念，證明了無機亞納米線由于具有與高分子鏈相似的一維拓撲結構及特征尺寸，在宏觀性質上可表現出眾多與高分子體系類似的特征，如高粘度、高柔性、可組裝、可成膜、可凝膠化等。

基于課題組發展的良溶劑-不良溶劑合成方法學及團簇組裝策略，本工作通過簡單的室溫反應制備了由磷鎢酸陰離子納米團簇、堿土金屬離子為無機骨架的亞納米線，該方法易于放大，在實驗室一次可以合成千克級別的亞納米線。通過簡單分散和靜置，質量百分比低至0.5%左右的亞納米線即可鎖住易揮發的有機液體，如汽油、正辛烷、環己烷等，形成自支撐的彈性凝膠。凝膠中亞納米線通過物理交聯形成三維網絡狀結構，亞納米線中的堿金屬離子、多酸團簇及表面配體提供了多級相互作用，促進了有機凝膠的形成。通過增加原料量，在實驗室可制備出大尺寸的有機凝膠，并且凝膠中的亞納米線可多次回收利用。該類凝膠展現了良好的穩定性，在密閉的容器中貯存兩個月還可以穩定存在，在低至液氮的溫度下冷凍解凍后沒有明顯的損壞。該研究使亞納米線有望應用于新型功能化有機凝膠、有機液體安全儲存和運輸以及溢油回收等多個重要領域。

7月1日，該研究工作以“利用亞納米線基有機凝膠鎖著易揮發有機分子”(Locking volatile organic molecules by subnanometer inorganic nanowire-based organogels)為題發表在《科學》（Science）期刊上。

清華大學化學系博士后張思敏為第一作者，王訓教授為通訊作者。天津理工大學匙文雄研究員參與了工作。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中國博士后科學基金的資助。