中国化学会第32届学术年会
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一维轴向分段异质纳米线的精准合成与性能研究
李毅 俞书宏*

分会

第四十二分会:纳米材料的合成与组装

摘要

将纳米尺度功能性单元编程为高级复杂的异质结构不仅能表现出优于单一组分的性能,还可以带来奇异的化学/物理特性,从而为实现一系列光子学和电子学应用提供了一条独特的途径。传统纳米异质结构构型受晶格匹配的外延生长规则限制,材料种类和可控性非常有限。而轴向分段纳米线作为一类新兴的纳米异质结构,为外延集成这些传统的非范德华固体提供了另一种十分有效的方式。轴向分段纳米线体系具有较大的晶格失配容忍度,从而表现出材料组合类型丰富、尺寸调控范围广、界面应力工程设计灵活多变等特点。这些优势同时也意味着轴向分段纳米线这类独特的异质结构在光子利用、能带工程设计、电荷载流子或激子特性调控等方面具备巨大的潜力。 为此,我们基于化学反应的热力学和动力学理解,发展一系列新型轴向分段异质纳米线的合成策略,并结合理论模拟与物性研究,系统阐明了其构效关系[1]。具体地,(1)提出“脉冲式轴向外延生长”策略,精准制备了一系列轴向分段的量子点-纳米线胶体异质结构,实现了量子点晶面的选择性钝化,显著延长了光生载流子寿命[2];(3)利用“连续阳离子交换反应”设计并制备了具有全谱吸收特性的三元轴向分段异质纳米棒,实现了近全光谱吸收和优异的电荷分离[3];(3)发展了“纳米合成框架指引选择性化学转化”的通用合成策略,实现数十种一维轴向超晶格纳米线的精准制备;(4)开发了“双缓冲层设计”策略,通过位点选择性磁化,制备了一系列手性半导体异质纳米结构,为高效稳定手性功能材料的开发提供了新的思路[4]。

关键词

轴向分段异质纳米线;量子点-纳米线;超晶格纳米线;位点选择性磁化;手性

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