近期，固體所納米材料與納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的梁長(zhǎng)浩研究員課題組基于自主搭建的“液相亞穩(wěn)納米顆粒原位動(dòng)態(tài)光譜分析平臺(tái)”，在不同溶劑中硒(se)納米材料生長(zhǎng)與相變的液相原位動(dòng)態(tài)光譜監(jiān)測(cè)方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以全文的形式發(fā)表在applied surface science(appl.surf.sci.466,1000-1006(2019))雜志上。
se的制備、相轉(zhuǎn)變與原位光譜監(jiān)測(cè)示意圖
實(shí)現(xiàn)對(duì)亞穩(wěn)納米顆粒本征生長(zhǎng)過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析是理解納米晶形成機(jī)制的關(guān)鍵，這對(duì)于進(jìn)行原子、分子水平上納米結(jié)構(gòu)的制備與物性調(diào)控是重要的技術(shù)支持。盡管現(xiàn)有的液相原位透射電子顯微鏡和原位x射線衍射等技術(shù)由于具有空間分辨率高等特點(diǎn)，為探究液相體系中納米材料的成核與生長(zhǎng)機(jī)制提供了重要的研究手段，但仍然存在一定的局限性，例如時(shí)間分辨率不高、原位監(jiān)測(cè)的樣品數(shù)量有限等；此外，高能量的電子束或x射線對(duì)亞穩(wěn)納米顆粒而言是外加能量源，會(huì)干擾納米晶的本征生長(zhǎng)，影響原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析。
基于此，固體所納米材料與納米結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的梁長(zhǎng)浩研究員課題組通過自主設(shè)計(jì)，搭建了“液相亞穩(wěn)納米顆粒原位動(dòng)態(tài)光譜分析平臺(tái)”，用于揭示亞穩(wěn)納米顆粒尺寸、結(jié)構(gòu)和物性的變化規(guī)律，為液相激光熔蝕技術(shù)制備納米晶生長(zhǎng)的控制與亞穩(wěn)相的捕獲提供科學(xué)依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)支撐。
以se膠體為例，為避免表面活性劑、反應(yīng)殘留離子對(duì)納米晶生長(zhǎng)造成的干擾，課題組研究人員首先采用液相激光熔蝕技術(shù)在去離子水中熔蝕se靶，得到了紅色無定形態(tài)的a-se納米膠體溶液。隨后將se納米顆粒離心收集，再分別分散到三種不同的極性非質(zhì)子溶劑二甲基甲酰胺(dmf)、丙酮(cp)和乙酸乙酯(eac)中陳化生長(zhǎng)。利用平臺(tái)中的液相原位拉曼光譜監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)(圖2)，隨著陳化過程的進(jìn)行，三種溶劑中a-se(252cm-1)逐漸減少，t-se(237cm-1)逐漸增加。通過對(duì)t-se拉曼峰強(qiáng)度與陳化時(shí)間之間關(guān)系進(jìn)行分析模擬，研究人員觀察到不同溶劑中se的相變速率是不同的。三種溶劑中，se相變速率大小為dmf>cp>eac。進(jìn)一步對(duì)t-se(237cm-1)拉曼峰強(qiáng)度和陳化時(shí)間的散點(diǎn)圖進(jìn)行函數(shù)擬合，結(jié)果表明，不同溶劑中，從a-se到t-se的相變生長(zhǎng)速率與時(shí)間呈冪函數(shù)關(guān)系，且與溶劑分子極性呈正相關(guān)關(guān)系。
該項(xiàng)工作得到了*重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973項(xiàng)目)、中科院裝備研制項(xiàng)目和自然科學(xué)基金的資助。
(原文標(biāo)題：固體所在硒膠體相變的原位動(dòng)態(tài)光譜監(jiān)測(cè)方面取得進(jìn)展)