科研进展简报

原子尺度纳米晶生长模式研究的新进展

来源:武汉光电国家研究中心    作者:能源光子学功能实验室    发布时间:2019年03月28日    浏览:406次

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       2019年2月28日,综合科学类权威学术期刊《先进科学》(Advanced Science)在线发表了武汉光电国家研究中心李露颖副教授(高义华教授团队)与光电学院张建兵副教授合作的最新研究成果“PbSe纳米晶的定向附着与晶界迁移复合生长模式研究”(Hybrid Growth Modes of PbSe Nanocrystals with Oriented Attachment and Grain Boundary Migration)。

       材料的生长是材料研究及应用的先决条件。在如今纳米材料的相关研究中,纳米材料的生长模式越来越受到人们重视。定向附着生长模式是目前许多纳米材料的主要生长模式并得到广泛报道,定向生长主要是通过高温下纳米材料的自发空间旋转来实现,因此需要高的空间自由度。而纳米材料在生长过程中会聚集并相互接触,多界面的接触会直接导致纳米晶空间自由度的下降,然而在实际研究过程中空间自由度改变对纳米材料生长模式的影响往往被忽视,尚未见系统研究报道。

       在最新研究中,该团队以对电子束辐照相对稳定的PbSe纳米晶为基础,结合透射电子显微镜原位热学研究技术,从原子尺度研究了纳米晶体材料在不同空间自由度情况下的生长模式转变和相应的原子运动行为。研究结果表明:PbSe纳米晶在高空间自由度情况下主要遵循定向附着生长模式,而纳米晶表面与界面原子通过原子扩散的方式来降低系统能量;PbSe纳米晶在低空间自由度情况下主要遵循晶界迁移生长模式,通过界面原子重构来实现晶界迁移,而整个过程会受到界面应力的调控。纳米晶界面接触会在界面处引入大量位错,位错的存在有利于界面应力的释放,从而抑制了纳米晶界面结构的转变。该工作通过原位观察研究直接证明了纳米晶在生长过程中的两种不同生长模式,并具体分析了不同生长模式下的原子运动行为,有助于研究者更好的理解纳米晶的生长过程,对相关纳米材料的可控生长具有重要的现实意义。

       该工作得到了国家自然科学基金(51871104,11674113,11874025),湖北省自然科学基金(2017CFB417)、中央高校基本科研业务费专项资金(No.2017KFYXJJ039)等项目资助。李露颖副教授和张建兵副教授为论文共同通讯作者,博士研究生程峰和连霖源为共同第一作者,饶江宇,李陈,戚天宇,张智副教授,高义华教授为共同作者参与相关工作。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201802202