化学诱导的转化是应用于第一代纳米材料的后合成处理反应，用以修改性质决定因素，如原子结构、化学组成、表面化学和/或形貌。与直接合成胶体纳米晶体的条件相比，合成后的化学转化可以在相对温和的条件下进行，过程更可控，这使其适合于纳米材料的精确处理以及捕获常规合成途径通常难以获得的亚稳态相。每一种化学诱导转化方法都能导致原子结构的实质性重组，但它们的转化途径可能非常不同。反之亦然：母体材料的原子结构在生成化学转化产物的过程中起着很大的作用。另外，母体材料的特征长度极大地影响了结构，从而影响反应的结果。

有鉴于此，康奈尔大学Richard D. Robinson等人，展示了原子结构和纳米尺度如何引导产物形成材料，而这种材料是无法从块状材料中类似的化学转变中获得的。

本文要点

1）通过三个化学转化过程(阳离子/阴离子交换、氧化还原反应、配体交换和配体蚀刻)的例子，可以明显看出原子结构对化学转化的影响，反之亦然。对于阳离子交换，各向异性原子晶格会产生单向交换边界。并且由于界面可以延伸到整个晶体中，从而形成大量的应变场，从而影响材料的相。在导致纳米级柯肯达尔效应的氧化还原反应中，原子结构是反转扩散对中扩散速率以形成空心核的关键。对于配体蚀刻，如果异质结构中的其中一种材料具有缺陷和或容错的原子结构，则可优先蚀刻该异质结构，并且其原子结构可在其他组成保持完整的情况下发生相变。

2）在长度尺度上，展示了在块体、纳米晶体和纳米团簇特征尺寸之间化学诱导的转变如何有很大的不同。例如，当活化体积小于纳米晶时，较大的纳米晶(2 - 100 nm)的结构转变可以是一个连续的过程，而对于较小的纳米团簇(<2 nm)，转变动力学可能很快，只能产生离散的热力学状态。通过比较这两种纳米体系(纳米晶体和小纳米团簇)，探讨了它们的原子结构差异如何引导不同的相变现象以及相应的机制。

3）纳米晶体和纳米团簇的化学转化是一个重要的动态过程，它使人们能够设计出传统合成方法无法直接制备的新型功能材料。丰富的转变模式产生了各种不同的化学成分、原子结构和形态的纳米材料。揭示控制转换过程的秘密对于预测转换的结果和合理设计方法是必要的。尽管对于大型纳米晶体和小型纳米簇可以看到纳米晶体转变的明显区别，但仍然存在一个悬而未决的问题：将转变型纳米晶分为这两个不同家族的临界尺寸是多少？临界尺寸可能会因成分或转换条件的不同而不同。此外，纳米团簇本身可能表现出尺寸依赖的转变模式。

总之，理解化学诱导转化的纳米机制，以及它们与块体过程的区别，是开辟新科学和实现功能材料加工的关键。

参考文献：

Haixiang Han et al. Interplay between Chemical Transformations and Atomic Structure in Nanocrystals and Nanoclusters. Acc. Chem. Res., 2021.

DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00704

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00704