我國科學家在材料取向連接生長機理方面取得

2019-05-31 23:18:24 来源: 东城信息港

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  在国家自然科学基金项目(项目编号:、、等)等资助下,孙立涛教授团队与国际项目合作单位美国伯克利劳伦斯国家实验室的郑海梅团队在材料取向连接生长机理方面取得突破。研究成果以“In-situ Liquid Cell Transmission Electron Microscopy Investigation on Oriented Attachment of Gold Nanoparticles”为题于2018年1月29日在Nature Communications(《自然·通讯》)上发表。

  如何在納米尺度下更精準控制材料的生長與合成一直是科學界的難題。近年來,溶液中納米材料通過取向連接生長已經成為一種廣泛認可的生長機制。這種機制打破傳統所熟知的以原子或分子為生長基元的限制,認為納米材料本身可以作為生長基元,在此基礎上構建出更為復雜的一維、二維和三維納米結構。雖然取向連接在解釋各向異性材料的生長方面獲得了巨大的成功,但是對其驅動力的研究還遠遠不夠,這也是科學家實現材料精準可控合成的重要制約因素。

  以前的研究认为,减少表面能、电(磁)偶极子效应、库伦作用以及范德瓦尔斯力是驱动取向连接发生的主要原因。本工作首次从原子尺度上原位观测到表面配位体主导的材料取向连接过程,证实了表面配位体是驱动取向连接发生在特定晶面的重要因素,并提出吸附能诱导的晶面选择机制。解决了一直以来在取向连接驱动力研究方面的疑惑,为材料制备提供重要实验依据和理论参考。

  图. a. 表面配位体主导的金纳米颗粒发生取向连接的示意图。

  图. b. 原位观测到金纳米颗粒取向连接发生的过程:(1)自由转动;(2)定向转动;(3)瞬时接触。

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