纳米材料具有较大的比表面积和较高的活性，广泛应用于有毒有害气体的吸附与传感检测。构建纳米结构与其理化性质关联的测量表征方法，可以指导功能纳米材料走向实用。近日，中科院上海微系统所传感技术国家重点实验室许鹏程副研究员、李昕欣研究员研究团队首次采用原位电镜（in-situ TEM）观测技术并结合热力学参数测量验证，从原子级层面揭示了氧化锌纳米线纳米尺度的构效关系机理。

本文要点：

1）原位气体TEM实时观察了两种不同尺度ZnO纳米线在SO₂气氛下的形貌演变，表明小尺度ZnO纳米线在反应过程中会形成核鞘结构，而较大尺度的ZnO纳米线则未发生明显反应。

2）使用该研究团队前期创立的谐振悬臂梁变温微称重法定量测试了两种ZnO纳米线与SO₂作用的焓变值。该定量结果揭示了两种纳米线间存在显著活性差异的热力学原因，据此从材料的形貌演变与热力学两方面提出了ZnO纳米线与SO₂反应的构效关系。研究团队进一步用球差校正电镜深入分析了两种样品，观测到小尺度ZnO样品具有晶格膨胀现象，从原子角度发现了其高活性的原因。

3）在本研究建立的构效关系指导下，进一步探索了用不同尺度ZnO纳米线对SO₂分别进行捕捉禁锢和传感检测的应用。该研究为纳米材料的优化设计和评估提供了新的方法。

X. Wang, F. Yao, P. Xu, M. Li, H. Yu and X. Li, Quantitative Structure–Activity Relationship of Nanowire Adsorption to SO₂ Revealed by In Situ TEM Technique. Nano Lett. 2021, 21, 4, 1679–1687.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c04481