亚纳米线由于其极小的尺寸而具有许多令人着迷性质，这些性质使得它们近几年被科研工作者们广泛关注。然而，如何将SNWs构筑成能够保持其结构特征和物理化学性质的宏观功能材料（如气凝胶）是一个巨大挑战。这是因为目前报道的SNWs，它们的性质通常与传统的超临界干燥或冷冻干燥技术不兼容。
针对这一挑战，课题组基于SNW的性质，提出了一种采用高熔点非极性溶剂(即环己烷)冷冻铸造制备亚1nm纳米线气凝胶（SNWA）的方案。所制备的SNWA不仅展现了SNW大量的物理和化学性质，而且在光致发光领域具有很大应用潜力。亲非极性溶剂的SNW分散在非极性溶液中可以形成稳定的分散液，甚至自发形成稳定的凝胶。选择环己烷作为反应和干燥介质，因为它是一种非极性溶剂，其冰点（6.5°C）与水相近。当将稳定的SNW分散体置于液氮中预冷的铜块上时，环己烷由于垂直温度梯度在底部凝固成核并向上生长。随着固相的增长，SNW被挤压在固相之间形成薄片。最后，在真空条件下除去固相，留下由SNW组装的连续的片层结构作为一个自支撑网络（图1）。
图1 SNWA的制备流程图
尽管不同类型的SNW的颜色以及在环己烷中的分散状态不同，但它们的微观形态是一致。而且，由它们构筑的SNWAs均显示出高度多孔、无序且相互连接的蜂窝网络结构。SNWA侧面的垂直排列通道清晰地显示了环己烷固相生长的痕迹。SNWA的扫描透射电镜图像证实了它的片层结构是由SNW的聚集体组成的（图2）。
图2 亚1nm纳米线及其气凝胶的微观形貌
传统的金属氧化物气凝胶具有脆性和易碎的特点。这里以金属氧化物构筑的SNWAs表现出良好的弹性行为。不同种类SNW在薄片中的聚集状态影响其构筑的气凝胶的力学性能。除此之外，三种SNWAs的力学性能也表现出与它们的结构基元的刚性成正比。由于SNWA具有良好的机械性能，因此可以创建各种复杂形状和尺寸的气凝胶。SNW上面存在的大量疏水基团，使得SNWA即使没有额外的疏水改性也具有良好的疏水性，并且对各种油都展现出良好吸附能力（图3）。
图3 SNWA的物理和化学性能
以稀土铕和铽的SNWs构筑的SNWAs展现出光致发光特性。在该研究的浓度范围内，这两种SNWAs的光致发光强度随着SNWs浓度的增加而增加，并未观察到明显的荧光猝灭现象。基于稀土的SNWAs，通过调整SNWs的混合比例，可以制备出可调谐的发光颜色的SNWA。这展现了SNWAs在信号和光电器件领域中具有巨大的应用潜力（图4）。
图4 SNWA的光致发光特性
——转载《气凝胶产业》