【納米塗料確定如何超晶格生長】

明道 · 發表於 2014-7-20 03:45:34

【納米塗料確定如何超晶格生長】

硫化鉛晶體超晶格

美國和德國的研究人員已經獲得了重要見解如何分子塗料影響如何納米大小的顆粒將自己組織成定期"超晶格"。

新的 x 射線技術結合熱力學分析，團隊制定了為什麼相同的納米粒子可以組裝成幾種不同的結構。

科學家們希望他們的見解可能導致新的設計器材料。

在過去的十年左右的時間裡，成立了人造超常材料有天然材料中找不到理想的特性。

這些包括納米超晶格 — — 規則排列的納米尺寸的結構 — — 顯示技術應用、太陽能光伏、發光二極體和熱電技術等一系列的承諾。

然而，這些屬性可以商業利用之前，研究人員首先必須更好地瞭解如何微小的納米粒子在一起通過複雜的成核和其他進程。

複雜的步驟

在形核的早期階段，納米粒子隨機聚合，形成非晶結構與有限短程訂購。

粒子然後最小化總的自由能源結構中結晶為長程有序超晶格。

納米粒子似乎表現得像硬球，包裝在一起，形成一個相當簡單的超晶格的階段。

然而，他們似乎也通過各種相當複雜的成核與生長步驟，涉及多個納米粒子相互作用與周圍的溶劑和表面上限的配體，都是將附加到納米粒子表面的分子。

為了更好地理解這些機制，美國 — — 德國團隊決定看看如何油酸-酸-封頂硫化鉛納米粒子只是 3.5 毫微米大小裝配在不同實驗條件下和不同溫度和壓力下的解決方案中。

對發生在納米芯和帽配體的原子結構的更改的後面可以從同一體積的樣品使用高解析度同步輻射小角 x 射線散射（SAXS）和廣角 x 射線散射（聚酯纖維） — — 通過研究者自己開發的新技術。

多晶型三重奏

結果表明，納米粒子核在三個主要的超晶格結構的階段或多晶型。

這些都是無定形、體中心立方 (bcc) 和麵-中心-立方（fcc）階段。

可以通過更改而無需更改其大小的納米粒子之間的距離控制的超晶格形成的類型。

例如，國米納米距離增加時，顆粒打包在一起的稍寬鬆但更多的命令方式同時加蓋分子重新排列，並改變結構，修改的整體表面的能量。

組長王忠武解釋道"我們的分析顯示，納米粒子似乎熵最大化或最小化的焓中要減少總的自由能通過多個交互與表面分子的結構"。

"這些發現將有望激發實驗家和理論家時要考慮表面蓋分子的重要性造型這些超晶格結構。

從應用的角度來看，我們相圖可以提供材料製備的指南，説明使 '設計師' 固體與特定的結構，特別是納米顆粒的距離和大小。

研究人員現在打算看看二進位納米粒子和其他更複雜的納米結構。

"在康奈爾大學高能量同步源 (棋) 使用僅在我們的實驗室中可用的技術，我們的目標是建立一系列的結構 — — 屬性關係圖的密閉納米粒子具有不同的大小和形狀，"王告訴非議.

當前的工作提出了納米快報.

關於作者

百麗 Dumé 是nanotechweb.org的特約編輯

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