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Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成
Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成
5/8/2018 8:24:35 AM | 浏览:647 | 评论:0

第一作者:Julie L. Fenton、Benjamin C. Steimle

通讯作者:Raymond E. Schaak

第一单位:宾夕法尼亚州立大学(美国)

研究亮点

基于阳离子交换策略,加上选择性刻蚀和沉积方法的辅助,实现了多元复杂纳米异质结的系列化控制合成。

理论不能当饭吃,但是可以教你怎么做饭。纳米合成早已经过了百花齐放的盛世,在现在的科研环境中,要想突围而出,必须要有成体系的、普适性的合成方法。

系统化合成理论的建立,不仅仅是为了追求科学的乐趣,同时也是纳米技术实际应用最根本、也容易被忽略的基础问题。

有鉴于此,美国宾夕法尼亚州立大学Raymond E. Schaak课题组基于阳离子交换策略,发展了一种多元纳米异质结控制合成的普适性策略。

首先,让我们先来我们赞叹一下他们的手艺:

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

图1. G-2纳米异质结的系列化制备

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

图2. G-3纳米异质结的系列化制备

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

图3. 多元纳米异质结的系列化制备

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

图4. 多元纳米异质结的系列化制备

这篇文章的立意非常简单,就是要好玩,就是做普适性的合成方法,用溶液相中的化学合成方法解决物理方法所达不到的尺寸、形貌和组成的多样性和精确度。做了什么就讲什么,不谈那些大的picture,虚的没影的事儿。我只负责做,怎么用是你们的事。至于重要性嘛,自有知我者谓我心忧,不知我者谓我何求。

要建房子,先要选好砖。他们选了三块好砖:球形、棒状、片状三种不同形貌的Cu1.8S纳米材料,这种纳米材料在合成工艺上已经较为成熟。著名华人纳米科学家曾华淳就在这方面做过很多工作,包括控制合成,精确自组装、多级次结构构造等等。除此之外,Cu+比其他阳离子具有更快的迁移性,适合于用作离子交换。

研究人员首先以Cu1.8S纳米颗粒作为起始材料(第一代),通过Cd2+和Zn2+进行不完全离子交换,得到最简单的纳米异质结构(第二代)。然后以此简单的异质结作为起始材料,继续通过各种不同金属离子进行不同程度的多元离子交换,同时辅以选择性刻蚀或者选择性沉积方法,引入Cd、Zn、Co、Mn、Ni、Ag、Au、Pt等元素,制备得到更多复杂结构的多元纳米异质结。

这套策略适用于0D、1D、2D等各种形貌和维度的材料体系,并可以实现对称结构、补丁结构、多孔结构、雕刻结构等各种复杂结构的精确控制。2个一作一口气做了47种异质结纳米结构,不可谓不艰辛。当然了,如果作者不怕累,这个策略还可以继续扩展到100个甚至更多结构。

有人戏称:“本来可以发表47篇文章,他们却只发表了1篇,真是任性!”不知道,什么时候我也能这么任性一回!好了,闲话休提,最后,让我们安静地再来欣赏一下他们更多的美图:

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

Fenton, Steimle & Schaak:多元复杂纳米异质结的系列化控制合成

各种纳米异质结构的元素mapping

JulieL. Fenton、Benjamin C. Steimle, Raymond E. Schaak. Tunable intraparticleframeworks for creating complex heterostructured nanoparticle libraries. Science2018, 360, 513-517.

 

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