高質(zhì)量固態(tài)納米孔的制備是DNA測(cè)序、納流器件以及納濾膜等應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，在無(wú)機(jī)薄膜材料中制備固態(tài)納米孔的主流方法是聚焦離子/電子束刻蝕。該方法在制備過(guò)程中需實(shí)時(shí)反饋，更適合于單個(gè)納米孔的制備。因此，探索孔徑可調(diào)、孔密度可控和無(wú)需實(shí)時(shí)反饋的固態(tài)納米孔快速制備技術(shù)具有重要的科學(xué)意義。

科研人員基于蘭州重離子研究裝置（HIRFL），利用快重離子作用于WO3納米片材料，實(shí)現(xiàn)了直接“打孔”的制備方法。同時(shí)，科研人員利用分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)物理機(jī)理進(jìn)行解釋，發(fā)現(xiàn)重離子在材料中的沉積能量會(huì)引起材料局域瞬時(shí)熔融噴發(fā)，以及熔融相的粘度和表面張力大小是決定納米孔形成的關(guān)鍵因素。

該方法通過(guò)改變重離子的電子能損調(diào)控孔徑大小，改變重離子輻照注量調(diào)節(jié)孔密度，使得整個(gè)制孔過(guò)程一步完成，不涉及化學(xué)蝕刻，具有一定的普適性和應(yīng)用潛力。 

該工作為重離子束應(yīng)用于固態(tài)納米孔制備開辟了新途徑，并為解釋重離子在固體材料中潛徑跡形成的微觀機(jī)理提供了重要的理論依據(jù)。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。 

快重離子在WO3納米片中直接形成納米孔示例 圖/徐麗君 翟鵬飛