近年來(lái)，國(guó)際上已提出將這種納米環(huán)作為磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的元件應(yīng)用在電子信息領(lǐng)域的設(shè)想。以往一些鐵磁性材料的納米環(huán)形組裝結(jié)構(gòu)已有報(bào)道，但是這些組裝結(jié)構(gòu)往往要通過(guò)復(fù)雜的合成方法才能得到，而且產(chǎn)率得不到保證，由于這些環(huán)是由納米顆粒通過(guò)弱的非共價(jià)鍵作用組裝起來(lái)的，環(huán)的穩(wěn)定性較差，往往要依賴于襯底及溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)等效應(yīng)才能進(jìn)行組裝，使得在一些后續(xù)處理和應(yīng)用方面存在著困難。

俞書(shū)宏教授課題組通過(guò)簡(jiǎn)單的液相合成方法一步合成的納米環(huán)克服了這些缺陷，并且第一次證明了這種由Ni-Co合金納米粒子組裝而成的納米環(huán)能夠直接在溶液中形成，不需要依賴于后續(xù)的襯底和溶劑揮發(fā)等誘導(dǎo)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)組裝。本方法所合成的納米環(huán)具有很好的穩(wěn)定性，不受溶劑、粒子濃度、外磁場(chǎng)等外界條件的影響，甚至在沸騰的溶液和機(jī)械擾動(dòng)中都能穩(wěn)定存在。

該課題組還在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了從磁性顆粒到磁性鏈然后成環(huán)的機(jī)理。研究結(jié)果表明，合適的合金組成、靜磁的磁偶極相互作用和表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮的穩(wěn)定等協(xié)調(diào)作用在納米環(huán)的組裝形成過(guò)程中起到重要的作用。這項(xiàng)研究為進(jìn)一步高產(chǎn)量合成高質(zhì)量磁性納米環(huán)狀結(jié)構(gòu)材料提供了新的途徑和依據(jù)。

這種磁通閉合納米環(huán)是由Ni-Co合金納米顆粒組裝而成的，具有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種穩(wěn)定的磁通閉合態(tài)，通過(guò)改變納米環(huán)的空間位置或者利用電流產(chǎn)生的循環(huán)極化磁場(chǎng)可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。這些特征使得這些納米環(huán)具備了作為高密度信息存儲(chǔ)器件元件的條件。此外，這些納米環(huán)也可能在磁輸運(yùn)方面表現(xiàn)出特異的性能。該課題組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種合金納米環(huán)對(duì)外磁場(chǎng)具有快速響應(yīng)能力并具有良好的生物相容性，并可能用做磁共振造影劑，因而在納米生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。

中國(guó)科大合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室俞書(shū)宏教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組成功制備了手鐲狀Ni-Co合金磁通閉合納米環(huán)，提出了一條可靠的高產(chǎn)合成磁通閉合納米環(huán)的新途徑，該研究成果將發(fā)表在9月3日出版的《美國(guó)化學(xué)會(huì)》上。該項(xiàng)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院-德國(guó)馬普學(xué)會(huì)伙伴小組計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。