【正文】 。Nasrazadani和Raman揭示了氧化鐵經(jīng)常在570cm1和390cm1處周圍有兩個強光帶，不同于Fe2O3在630cm1和430cm1處的吸收峰。[26] 因此，在583cm1強烈吸收峰確定了樣品中Fe3O4的存在。同時，在1671cm1和3411cm1處的兩個吸收峰表明在樣品表面有羧基存在。納米粒子具有﹣，來自于納米粒子表面的羧基。樣品在1618cm1處亦有強烈的吸收峰，其可能歸屬于樣品中有機物的C=C雙鍵振動。附件圖4是在1000cm1到1800cm1范圍內的樣品的拉曼光譜。在1595cm1周圍的吸收峰涉及一對碳原子延伸移動，也存在對稱形式。[27] 在1390cm1的石墨形式與石墨晶體的無序度相關聯(lián)。[28]圖 1 （a）和（b）為所得樣品的SEM和TEM圖片；(c) 為單個CNP的HRTEM圖片；（d）和（e）為樣品的晶格條紋像和選區(qū)電子衍射。圖 2 所得樣品的形成機理圖。黑點代表磁性納米晶，紅色環(huán)代表合成的碳。樣品的形貌由SEM和TEM所表征，分別由圖1（a)和(b)所示。能夠觀察到粒子具有類球形狀以及平均尺寸190nm。單個納米粒子結構由高分辨電鏡進行表征（圖1c）。我們可以觀察到粒子具有明顯的核殼結構（殼層的厚度約為25nm)以及每個粒子都是由許多小尺寸的納米晶（）所組成的團簇結構。納米晶尺寸由DebyeScherrer公式計算所得。與前面的紅外和拉曼結果相比，這種納米粒子是表面具有羧基碳包覆氧化鐵核殼結構。具體的反應過程由圖2所示。在二茂鐵分解過程中，鐵原子在過氧化氫作用下被氧化成氧化鐵。隨著氧化鐵濃度的增加，再過飽和溶液中的納米晶體聚集形成刺激納米晶體簇。然后，具有共軛雙鍵的碳基有機物通過化學鍵作用吸附在團簇表面，形成核殼結構。圖1d是二維納米粒子晶格條紋像。,對應于Fe3O4（220）晶面。圖1e顯示了單個納米粒子選區(qū)電子衍射，衍射環(huán)存在表明了粒子的多晶性質。衍射環(huán)對應于Fe3O4的（111）（220）（311）衍射面。圖 3 CNPs在室溫下的磁性質。圖3是在室溫下（300K）樣品的磁滯回線，磁場范圍到20000Oe。如圖1所示，每一個納米粒子由尺寸小于20nm若干基本Fe3O4納米晶體組成。先前的研究已經(jīng)揭示了納米晶體顯示了超順磁性行為，當尺寸下降到大約20nm的臨界值。[29] 這表明了這些納米粒子應該是順磁性的，由室溫磁性測試所確定。但是，，可能歸因于納米晶體團簇結構的形成。一個放大的曲線在下插圖中所顯示，磁場強度從﹣20到20Oe。，磁性樣品可以在一分鐘內被完全分離，如插圖a和b所示。在輕微搖動溶液和磁場撤離后，磁性材料又立即分散于溶液中，如插圖c所示。圖 4 CNPs溶液在磁場（）不同儲存時間下的相應圖像；（a）和（b）0個月；（c）4個月；（d）8個月。從圖4ad，可以清楚地看到，外磁場作用下，強烈的光學衍射會立即出現(xiàn)，導致顏色變化。隨著粒子在酒精溶液里存放時間的延長，衍射效果幾乎沒有改變。即使存放八個月之后，存放的納米晶體簇懸浮液在沒有超聲作用下依舊可以衍射明顯的可見光，這表明了納米粒子在酒精溶液中的高度穩(wěn)定性。完整的可見光排列（從紅到藍）可以通過衍射觀察到，在一個圓形磁鐵的作用下。值得注意的是，整個衍射過程具有快速響應性和可重復性兩大特點。一般來說，強烈的光學衍射是由于納米粒子在沿著磁力場的方向，形成了晶格參數(shù)周期性變化的有序結構。[] 納米粒子對磁場響應的有序過程通過SEM確定。一個銅片被放到滑片上以至于納米粒子溶液能夠在短時間內維持它的形狀。為了去觀察納米粒子溶液對外磁場的響應，滑片放在一塊磁鐵上面。當無外磁場作用時，納米粒子很好的分散無序排列在酒精溶液中，如圖1a所示，當加入外磁場時，沿著外磁場的方向一維鏈納米結構有序的形成，如圖5a所示。圖5b展示了單個納米鏈的SEM照片，從中可以明顯觀察到粒子之間具有一定的間隔。有空間的一維納米鏈的形成源自于磁場與靜電排斥力的平衡。當這種自組裝結構的周期性，可見光的波長滿足布拉格方程，就會產(chǎn)生衍射，如圖4所示。圖 5 （a）；（b）單個CNPs形成的SEM圖片。圖 6 CNPs乙醇溶液在不同磁場強度下的響應譜。從左到右為：, , , , 。圖6展示了樣品酒精溶液在不同磁場強度下的衍射譜，磁場強度改變通過改變磁鐵與溶液之間距離來實現(xiàn)。如圖6，衍射波長變化范圍與磁鐵與溶液包覆納米粒子之間距離有關。當樣品與磁鐵之間距離減小時，樣品的衍射波長可以從740nm減小到480nm。這個現(xiàn)象源于磁場強度增大，納米粒子間距就會減小。存儲八個月后，納米粒子溶液依舊很好的分散，原因是羧基的存在和在納米粒子表面的碳。圖7展示了納米粒子酒精溶液存放八個月后的衍射譜。與圖6結果相比，衍射波長展示了相似的一致行為隨著磁場強度的變化，揭示了納米粒子在溶液中的高度穩(wěn)定性。據(jù)認為，類似這種高穩(wěn)定場響應光子晶體，將會為長壽命光學系統(tǒng)，傳感器，光學展板提供一個更好的前景。[32]圖 7 CNPs乙醇溶液儲存8個月后在不同磁場強度下的響應譜。從左到右為：, , , , ?？偨Y：以二茂鐵作為反應物制備碳包覆超順磁性氧化鐵核殼膠體納米粒子。發(fā)現(xiàn)核由8nm晶體尺寸氧化鐵納米晶體聚集形成，然而碳殼具有含氧官能團，例如羧基。在外加磁場作用下，納米粒子酒精懸浮液能夠衍射可見光，隨著磁場強度的變化衍射波長變化的范圍從488nm740nm。即使在酒精中存放八個月之后，在磁場作用寫依舊可以衍射明顯的可見光，表明了碳包覆和羧基化作用能夠在氧化鐵納米粒子間形成空間阻礙和靜電斥力，成功的提高了納米粒子在極性溶劑中的穩(wěn)定性。這種納米粒子將會成為理想的系統(tǒng)來進一步研究磁性協(xié)調光子晶體的實際應用。致謝：這項研究工作由國家863計劃資助（2008AA06Z337)。參考文獻：1 N. A. Melosh, A. Boukai, F. Diana, B. Gerardot, A. Badolato, P. M. Petroff and J. R. Heath, Science, 2003, 300, 112.2 Y. Cui and C. M. Lieber, Science, 2001, 291, 851. 3 V. F. Puntes, P. Gorostiza, D. M. Aruguete, N. G. Bastus and A. P. Alivisatos, Nat. Mater., 2004, 3, 263.4 A. T. Ngo and M. P. Pileni, Adv. Mater., 2000, 12, 276.5 H Wang, Q. W. Chen, L. X. Sun, H. P. Qi, X. Yang, S. Zhou and J. Xiong, Langmuir, 2009, 25, 7135.6 HWang, . Chen, Y. B. Sun, M. SWang, L. X. Sun andW. S. Yan, Langmuir, 2010, 26, 5957.7 H. Yu, M. Chen, P. M. Rice, S. X. Wang, R. L. White and S. H. Sun, Nano Lett., 2005, 5, 379.8 J. Xie, C. Xu, N. Kohler, Y. Hou and S. Sun, Adv. Mater., 2007, 19, 3163.9 T. Hyeon, Chem. Commun., 2003, 927.10 A. H. Lu, E. L. Salabas and F. Schuth, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 1222.11 C. J. Xu, K. M. Xu, H. W. Gu, X. F. Zhong, Z. H. Guo, R. K. Zheng, X. X. Zhang and B. Xu, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 3392.12 P. H. C. Camargo, Z. Y. Li and Y. N. Xia, Soft Matter, 2007, 3, 1215.13 J. P. Ge, Y. X. Hu, M. Biasini, W. P. Beyermann and Y. D. Yin, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 4342.14 G. Zabow, S. Dodd, J. Moreland and A. Koretsky, Nature, 2008, 453, 1058.15 S. J. Guo, D. Li, L. M. Zhang, J. Li and E. K. Wang, Biomaterials, 2009, 30, 1881.16 D. L. Shi, H. S. Cho, Y. Chen, H. Xu, H. C. Gu, J. Lian, W. Wang, G. K. Liu, C. Huth, L. M. Wang, R. C. Ewing, S. Budko, G. M. Pauletti and Z. Y. Dong, Adv. Mater., 2009, 21, 2170.17 S. H. Xuan, Y. X. , J. C. Yu and K. C. F. Leung, ., 2009, 21, 5079.18 J. P. Ge and Y. D. Yin, Adv. Mater., 2008, 20, 3485.19 W. Cheng, K. B. Tang and J. Sheng, Chem.–Eur. J., 2010, 16, 3608. 20 X. L. Xu,G. Friedman, S. A. Majetich and , Adv. Mater., 2001, 13, 1681.21 , Y. X. Hu , Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 7428.22 J. P. Ge, H. Lee, L. He, J. Kim, Z. D. Lu, H. Kim, J. Goebl, S. Kwon and Y. Yin, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 15687.23 H. Xia, L. Zhang, . Chen, L. Guo,. Fang, X. B. Li, J. F. Song, X. R. Huang and H. B. Sun, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 18542.24 D. L. A. de Faria, S. V. Silva and M. T. de Oliveira, J. Raman Spectrosc., 1997, 28, 873.25 N. Pinna, S. Grancharov, P. Beato, P. Bonville, M. Antonietti and M. Niederberger, Chem. Mater., 2005, 17, 3044.26 S. Nasrazadani and A. Raman, Corros. Sci., 1993, 34, 1355.27 A. C. Ferrari and J. Robertson, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2000, 61, 14095.28 J. Ristein, R. T. Stief, L. Ley and W. Beyer, J. Appl. Phys., 1998, 84, 3836.29 Y. F. Zhu, W. R. Zhao, H. R. Chen and J. L. Shi, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 5281.30 J. Bibette, J. Magn. Magn. Mater., 1993, 122, 37.31 F. L. Calderon, T. Stora, O. M. Monval, P. Poulin and J. Bibette, Phys. Rev. Lett., 1994, 72, 2959.32 T. Prasad, D. M. Mittleman and V. L. Colvin, Opt. Mater., 2006, 29,35