各向异性有序纳米结构的形成机理及可控合成

来源 :中国科学院福建物质结构研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zltxgl
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纳米材料作为纳米科学和纳米技术的基础,已成为当今科技界最热门的领域之一。纳米材料之所以引人注目,主要在于材料的许多内在性质可以通过控制材料的尺寸、形状等参量进行调整。通过对近几年大量文献的调研,我们发现,相比于尺寸的改变,纳米粒子几何形状对称性的改变对材料性能的影响更具多样性。然而对纳米粒子几何形状的控制在很多情况下远比尺寸控制难度更大、更具挑战性,因而各向异性纳米结构的可控合成逐渐成为纳米合成的一个焦点。本文针对若干无机化合物各向异性有序纳米结构的液相合成、结构形成机理与调控,以分析型透射电子显微镜为主要工具开展研究,取得了以下主要结果:   ⑴通过对液相环境下纳米结构演化的跟踪研究,揭示了无机纳米结构自组装过程中,取向聚集生长机理所起的主导作用。通过调整反应条件,首次实现了PbMoO4树枝状单晶、LaF3圆盘状及圆柱体单晶的可控生长。研究表明,对于通过自组装的方式获得各向异性单晶纳米结构,取向聚集生长这一新颖的晶体生长模式无疑是一条极具前景的途径。   ⑵通过改变前驱反应物的摩尔比,实现了单分散CdS纳米晶六角片和金字塔两种形状的控制合成。六角片状纳米晶可以组成规则的二维或三维超晶格;而金字塔形CdS纳米晶的首次合成进一步丰富了CdS这一重要的半导体材料纳米结构的多样性。两种形状纳米晶在室温吸收光谱中峰位置的移动进一步证实了纳米晶形状对性能的影响。   ⑶在前期成功合成MnS球形核—壳结构,并探明结构形成与演化机理的基础上,通过改变液相反应的溶剂,实现了对MnS核-壳结构中壳层的改造,使之为一层规整的MnS纳米棒阵列,而纳米棒在其生长方向上纤锌矿结构和闪锌矿结构交错排列,使得纳米棒具有量子阱的结构特征;同时,纤锌矿和闪锌矿的混合结构又可以看成是一种Ⅱ型异质结。这些结构特征将可能给该MnS半导体材料带来新颖的光电特性。   ⑷在强碱性水溶液中形成了两类各向异性无机纳米结构,并从化合物自身结构特点出发,讨论了纳米结构的形成过程;研究表明,化合物晶体结构的各向异性对材料形貌各向异性的形成可起决定性的作用。
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