创新背景

工程一维金属纳米结构的形状 基于其特殊的形状，线圈状扭曲结构可以表现出与现有形状不同的电学、磁学和机械性能，因此作为一种在各种应用中可以超过当前技术极限的结构而备受关注。事实上，Kim Young-keun教授的小组已经报道了钴铁合金材料基纳米线圈的控制，其物理性质的分析，以及它们在干细胞和巨噬细胞等再生细胞的免疫调节中的应用。

创新过程

研究小组发现，当在酸性气氛中向阴极施加（感应）金属离子的电场时，离子不会立即在电极表面上发生反应，而是可以根据沿非导体表面流动的电流而减少。理论和经验验证表明，如果还原反应得到良好控制，纳米材料的合成方式可以增加纳米结构的复杂性，从圆柱形纳米线（最简单的形状）到空心纳米管甚至弹簧状纳米线圈。

制备一维纳米结构的一种方法是将电镀应用于阳极氧化铝（AAO）模板，该方法因其在经济可行性，环境友好性和实验便利性方面的优势而被许多研究人员最近采用。然而，在传统的基于模板的电镀的情况下，纳米结构必须遵循模板的结构，这一直是扩展相关研究的一个重大限制。因此，关于螺旋纳米结构形成的机制存在很多争议。

首先，研究小组检查了添加剂对前体溶液的作用。添加剂之一的钒离子（VO2+）可以以非常强的正电荷在氧化铝表面（酸性溶液中的弱正电荷非导体）表面充电。这使得非导体的表面除了电极表面之外，还可以为通过电极提供的电子提供额外的途径。

其次，研究小组发现，当加入适量的抗坏血酸（还原剂）时，抗坏血酸优先与钒离子而不是前体金属离子反应。还原过程部分筛选了氧化铝表面上的电荷。这种筛选适当地阻碍了前体溶液中金属离子的还原，涉及初级颗粒的生长。

此外，在反应过程中还发现了副产物抗坏血酸钒的形成。抗坏血酸钒起的作用是将合成的纳米晶初级颗粒产生的结构与螺旋改性剂连接起来，以将它们组装成纳米线圈的最终形式。可以通过改变外部电场的强度来调整连接的强度。这研究小组利用相同的方法成功地从钴、铁、镍、铜及其合金等多种金属离子中合成了纳米线圈，表明该方法适用于各种金属。

创新价值

电镀采用基于水溶液的前驱体溶液，具有高度的经济性和环保性，并且具有很高的合成便利性，但由于方法学上的局限性，其应用仅限于制备简单的纳米结构。跳出框框，他们的结果提供了一种新的结晶机制，可用于控制纳米结构的微观结构和形状。最近，各个领域对纳米线圈等复杂纳米结构的需求正在增加。由于他们的方法允许通过简单地调整合成条件以非常简单的方式进行复杂纳米结构的大规模生产，因此他们的方法可能为各种跨学科研究开辟新的视野。

创新关键点

制备一维纳米结构的一种方法是将电镀应用于阳极氧化铝（AAO）模板。