汉堡大学、图卢兹大学联合德国电子同步加速器中心(DESY)及欧洲同步辐射装置(ESRF)团队，首次利用时间分辨X射线方法，实时捕捉到溶液中铁硫纳米结构从分子前体到超薄纳米层的完整形成过程。该研究通过原位观测反应路径，揭示了亚稳态材料生长的中间阶段，为纳米材料合成机制提供了关键理论支撑，相关成果已发表于《美国化学会志》。

铁硫化合物(如Fe₃S₄)因其独特的磁性与电子特性，在能源材料与地质研究领域备受关注。然而，其纳米结构在化学合成中的动态形成机制长期未明。由汉堡大学Dorota Koziej教授领衔的国际团队，依托ERC整合项目LINCHPIN，结合ESRF与DESY的高能X射线源，开发出vtc XES等尖端技术，在真实反应条件与高温环境下，首次实现了对铁硫纳米层生长过程的实时追踪。研究团队同步监测了反应结构、铁氧化态及化学键合环境的变化，发现目标材料并非直接生成，而是通过一种寿命短暂的层状硫化铁中间体，经二维优先生长与拓扑转变步骤，最终形成具有褶皱纳米片状结构的超薄纳米层。

“我们完整解析了反应各阶段——从铁化合物初始还原到最终纳米结构定型，”Cecilia Zito博士指出，“这一成果依赖于同步加速器与定制测量池的协同应用。”Lars Klemeyer博士补充道：“多模态分析方法使我们首次观察到中间相的动态演化，这对理解纳米材料生长动力学至关重要。”

该研究不仅深化了对铁硫纳米层形成机制的认识，更揭示了中间步骤与生长动力学对纳米材料最终形态的决定性作用。这些发现为定向设计高效储能器件、催化剂及功能材料提供了理论指导，同时为探究早期地球矿物形成机制提供了新视角。此外，多模态原位X射线分析技术的潜力得到验证，未来可推广至其他材料体系的动态过程研究。

出版详情：作者：Cecilia A. Zito等人，标题：《原位X射线同步辐射研究揭示硫化铁纳米片的成核和拓扑转变》，发表于：《美国化学会志》(2025)。期刊信息：《美国化学会志》