美国劳伦斯·伯克利国家实验室的研究团队最近取得了一项重要突破，他们开发出一种新的自组装纳米片，这种纳米片有望加速功能性和可持续纳米材料的开发，广泛应用于电子、能源存储、健康和安全等领域。研究成果已经发表在《自然》杂志上。

在纳米科学领域，制造功能性材料的一个难题是如何将许多小部件组合到一起，使得纳米材料能够长大并发挥作用。目前，堆叠纳米片是将纳米材料生长成产品的最常见方法之一，但是使用现有的纳米片时会产生“堆叠缺陷”，即纳米片之间的间隙。

这项研究通过跳过串行堆叠片材的方式克服了缺陷的问题。研究团队混合了已知能够自组装成小颗粒的材料和交替的成分材料层，并将混合物悬浮在溶剂中。为了设计这个系统，研究人员使用了市售的纳米颗粒、小分子和基于嵌段共聚物的超分子复杂混合物。

实验结果显示，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自行组装在基底上，缺陷密度非常低。研究团队还成功地将每个纳米片制成厚度为100纳米，几乎没有孔隙和间隙，这使得这种材料在防止水蒸气、挥发性有机化合物和电子通过方面特别有效。

研究表明，这种纳米片材料作为电介质具有巨大的潜力。电介质是一种绝缘材料，常用于储能和计算应用的电容器中。此外，当这种材料被应用于涂覆多孔聚四氟乙烯膜时，可以非常有效地过滤掉挥发性有机化合物，因此对于制造防护口罩非常有用。此外，这种材料还可以重新溶解和铸造，以生成新的阻隔涂层，实现可持续制造。

这项研究的突破为纳米材料的开发和应用带来了新的可能性。这种新的自组装纳米片不仅能够加速功能性材料的制备过程，还能够延长消费品的保质期，并实现可持续制造。未来，我们可以期待在电子、能源存储、健康和安全等领域看到更多基于这种纳米片的创新应用。