火是易燃物伴隨發(fā)光、放熱并釋放二氧化碳和水等產(chǎn)物的劇烈氧化過(guò)程。從本質(zhì)上講，火是由等離子體（plasma）狀態(tài)的物質(zhì)組成的，因此被英國(guó)物理學(xué)家Sir William Crookes定義為有別于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的物質(zhì)的第四態(tài)。可見(jiàn)，火以其特殊的性質(zhì)為納米材料的制備提供了常規(guī)條件下無(wú)法獲得的極端條件。
最近，膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高明遠(yuǎn)課題組在基金委、科技部以及中科院的資助下，在利用前驅(qū)體燃燒制備納米材料方面取得了重要研究進(jìn)展，成功地制備了具有特殊結(jié)構(gòu)與形貌的納米材料，如：g-Fe2O3llSiO2雙面體球形磁性納米顆粒及二十六面體g-Fe2O3納米晶體。上述研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在近期的《先進(jìn)材料》雜志上（Adv. Mater.）。
以g-Fe2O3llSiO2雙面體球形磁性納米顆粒的制備為例，他們采用甲醇等低沸點(diǎn)試劑作為溶劑及燃料，以乙酰丙酮鐵及正硅酸乙酯為前驅(qū)體，通過(guò)直接燃燒前驅(qū)體的甲醇溶液，在火焰中得到了結(jié)構(gòu)規(guī)整的g-Fe2O3llSiO2雙面體球形磁性納米顆粒。詳細(xì)的研究結(jié)果表明，乙酰丙酮鐵和正硅酸乙酯首先在火焰焰芯形成固溶體，然后在內(nèi)焰進(jìn)一步形成復(fù)合納米顆粒，隨著相分離的發(fā)生，最終在外焰部分形成由SiO2和g-Fe2O3組成的雙面體型磁性納米顆粒。類(lèi)似結(jié)果在文獻(xiàn)報(bào)道中并不多見(jiàn)，因?yàn)樵诔Ｒ?guī)條件下，無(wú)機(jī)化合物形成的固溶體，由于其組份具有高熔點(diǎn)而不易通過(guò)相分離產(chǎn)生異質(zhì)結(jié)構(gòu)，更無(wú)法形成球形的雙面體結(jié)構(gòu)。納米材料由于具有高的表面能而表現(xiàn)出的低熔點(diǎn)，以及火焰提供的高至攝氏千度的反應(yīng)環(huán)境直接導(dǎo)致了上述雙面體球形磁性納米顆粒的形成。
具有新穎雙面體結(jié)構(gòu)的γ-Fe2O3||SiO2磁性納米顆粒由于其結(jié)構(gòu)特殊性表現(xiàn)出非常獨(dú)特的性質(zhì)。首先，雙面體顆粒具有鐵磁性，但由于SiO2的存在，鐵磁性的復(fù)合顆粒仍表現(xiàn)出非常好的膠體穩(wěn)定性，因此在生物樣品磁分離方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值；其次，復(fù)合磁性納米顆粒的雙面體結(jié)構(gòu)使不對(duì)稱(chēng)修飾成為可能，如通過(guò)對(duì)SiO2側(cè)進(jìn)行選擇性疏水修飾得到的納米顆粒表現(xiàn)出界面活性，在超聲輔助下可形成磁性囊泡，而在氣/液界面上也表現(xiàn)出擇優(yōu)取向行為；最后，利用SiO2可被氫氟酸刻蝕的性質(zhì)，雙面體結(jié)構(gòu)γ-Fe2O3||SiO2磁性納米顆�？勺鳛闋奚０澹糜跇�(gòu)筑帶有γ-Fe2O3芯的空心磁膠囊。