日本原子力研究开发机构的青柳登研究副主干、池田笃史研究主干、上田祐生研究员、元川龙平研究主干、奥村雅彦研究主干、蓬田匠研究员、东京大学的齐藤拓巳教授、山形大学的西辻祥太郎副教授、北海道大学的佐崎元教授等人组成的联合研究团队发现，陶瓷颗粒表面性质随着浓度变化而产生的变化会给结构带来巨大差异。青柳副主干表示：“在纳米颗粒的制造过程中，通过自组织来决定颗粒的大小和形状，有望为新型材料的开发作出贡献。”相关研究已发表在期刊《Communications Chemistry》的在线速报版上。
图1 铈溶液模型的比较（供图：日本原子力研究开发机构）
汽车尾气净化催化剂是通过将铈盐或锆盐溶解在硝酸溶液中制成的。在制作过程中，研究团队发现了一种呈现出未知性质的现象。
通常，铈离子在浓度较高时会以固体形式沉淀析出，而在浓度较低时则完全溶解于液体中。然而，本次研究发现，由于正离子聚集在颗粒上，出现了铈离子浓度较高时生成初级颗粒，浓度较低时生成二次颗粒的自组织现象。
研究团队聚焦于水溶液中微颗粒聚集的自组织现象，细致研究了二级颗粒的形成机制。研究人员使用X射线小角散射测定（SAXS）和中子小角散射测定（SANS），以及最先进的显微镜技术进行深入分析，结果发现了二级颗粒缓慢聚集形成的片状高级结构。研究表明，这种高级结构是由二级颗粒表面的离子浓度差异造成的。
这一发现首次明确表明了表面相互作用对于自组织结构的重要性。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Communications Chemistry
论文：Hierarchical ceria nanoarchitecture的球形模式形成
URL：www.nature.com/articles/s42004-024-01199-y
