通过用不同的元素取代纳米片一侧的原子，该团队已经实现了一种纳米片，当与衬底分离时，它可以自发地卷成卷轴。资料来源:东京都大学
Janus纳米片带来了前所未有的co控制纳米卷的制备。
东京城市大学的研究人员提出了一种将原子级薄的原子卷成“纳米卷”的新方法。他们独特的方法是使用两边成分不同的过渡金属二硫化物片，实现一个紧密的卷，使卷轴的中心直径降至5纳米，长度降至微米。控制这些卷轴中的纳米结构有望在催化和光伏设备方面取得新进展。
纳米技术的进展
纳米技术为我们提供了在纳米尺度上控制材料结构的新工具，为工程师创造下一代材料和设备提供了一整套纳米工具。在这一运动的最前沿，由东京城市大学的Yasumitsu Miyata副教授领导的一个团队一直在研究控制过渡金属二硫族化合物(TMDC)结构的方法，TMDC是一类具有广泛有趣性质的化合物，如柔韧性、超导性和独特的光学吸收性。
一种制备纳米卷的新方法
在他们最新的工作中，他们着眼于制造纳米卷的新方法，纳米片卷成紧密的卷轴状结构。这是制作多壁结构的一种很有吸引力的方法:因为每一层的结构是相同的，所以各个层的方向彼此对齐。
然而，现有的两种制造纳米卷轴的方法都存在重大问题。首先，从纳米片表面去除硫原子会产生扭曲，导致纳米片卷起来;但是这样做，它们破坏了薄片的晶体结构。在另一种方法中，在纳米片和基材之间引入溶剂，使纳米片从基材上松动，从而形成无缺陷的纳米卷。然而，像这样的管状结构往往具有较大的直径。
Janus纳米片的突破
与这种方法不同，研究小组提出了一种让床单卷起来的新方法。从单层的硒化钼纳米片开始，他们用等离子体处理纳米片，用硫取代一边的硒原子;这种结构被称为Janus纳米片，以古代双面神命名。然后加入一种温和的溶剂，使薄片从底座上松动，由于两边的不对称，薄片会自发地卷成卷轴。
这些新的纳米卷的长度为数微米，比以前制造的单壁TMDC纳米片长得多。此外，他们发现它们比以往任何时候都更紧密地卷曲，中心直径低至5纳米，符合理论预期。这些卷轴还被发现与偏振光发生强烈的相互作用，并具有产氢的特性。
对未来科技的影响
这种制造TMDC纳米卷轴的新方法为其在催化和光伏器件中的应用研究铺平了道路。精确控制这些卷轴的纳米结构的能力预示着先进材料和技术发展的新可能性。
参考文献:“Janus单层过渡金属双硫化物的纳米卷”，作者:金田正彦、张文进、刘铮、高艳林、丸山明子、中西佑介、中野浩、青木相马、本田孝太、小川友也、桥本和树、远藤高彦、麻生平、陈同民、大岛吉美、山田高村幸子、高桥康美、冈田寿、加藤敏和宫田康光，2024年1月17日，ACS Nano。DOI: 10.1021 / acsnano.3c05681
资助:日本科学技术振兴机构、日本科学促进会、文部科学省、矢崎纪念科学技术财团、三菱财团、村田科学财团研究基金、东北大学电子通信研究所合作研究项目计划
