张军教授团队在纳米晶体自组装研究领域取得重要进展

张军教授

   【本站讯】重质油国家重点实验室张军教授与美国康奈尔大学学者共同合作,利用同步辐射X射线装置,结合广角和小角衍射技术对Pt3Co纳米立方体的自组装过程和超级晶体进行研究,使得科学家对形貌控制纳米晶体自组装过程和机理有了更深入认识。近日,其相关研究成果“熵驱动的铂钴纳米晶体自组装及温度诱导的超级晶体结构和电导的各向异性变化”(Entropy-Driven Assembly Pt3Co Nanocubes and Heating-Mediated Anisotropic Variation of Superlattice and Electrical Conductivity)被《纳米快报》(Nano Letters)刊发。这是中国石油大学(华东)首次以第一完成单位在该刊物发表科研论文。

  纳米晶体被认为是可控自组装体系的重要构建材料之一,纳米晶体通过自组装而形成的纳米超级晶体在电子器件、光电转化、传感器、分子器件、高效催化材料、医用生物材料等诸多领域有重要的应用。纳米超级晶体与真实的原子或分子组成晶体的形成有相似之处,因此对于纳米晶体自组装的研究还有助于人们认识真实晶体成核与生长的本质规律,从而完善晶体生长理论。虽然科学家已经在纳米自组装研究领域取得很大进展,但对于纳米晶体组装过程中的各种相互作用力与精确调节依然缺乏深入认识,这也在很大程度上限制了纳米晶体和超级结构的应用。

  张军教授与合作者发现了Pt3Co纳米立方体在组装过程中由二维的四方结构到三维斜方晶形的转变,并通过调控组装条件得到三维的单晶超级晶体。同步辐射的超级单晶衍射研究发现,在超级结构中纳米晶体同时保持着长程有序和原子的取向一致,并形成不常见的钝角菱方结构(obtuse rhombohedral)。原位加热研究显示平动熵效应和转动熵效应的相互协同作用降低了系统的自由能,并导致菱方结构的形成。电导测试还发现超级晶体在加热条件下可以发生各相异性的结构变化,得到纳米立方体相互连结的超级结构。该研究为形貌可控的纳米晶体自组装形成各项异性超级结构的形成机理和应用研究做出了贡献。

  《纳米快报》(Nano Letters)评审专家认为,这是一项卓有成效的研究,揭示了Pt3Co自组装纳米超级晶体的结构、形成机理及导电性能,清楚地展示了二维薄膜的正方晶格演化为三维菱方超级晶格的全过程,同时运用温度依赖的同步广角X射线散射(WXAS)和小角X射线散射(SAXS)探究了纳米超晶格相变的实时动态信息。其研究角度新颖、前所未有,非常具有吸引力。

  此项研究工作得到山东省泰山学者人才计划等项目资助。

  《纳米快报》(Nano Letters)是纳米科技和材料研究领域的国际权威期刊,2016年影响因子为13.779。

  详情请参阅:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b04295

 

 

 


【作者:孙伟 刘培勇    来自:化学工程学院 科技处    责任编辑:姜洪明     审核:汤平如】
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