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1、Adv. Funct. Mater. 通过等离子体辐射法提高金属氧化物的性能并应用于多级记忆存储器件
图1 靠近极化的激光(波长800nm)所激发的TiO2纳米线/Au电极桥连结构在电场(|E|)下的模拟图解
纳米线忆阻器由于具有多级存储效应,该性质使得其在高容量存储领域受到了广泛关注。目前金属基绝缘体和金属基半导体异质结材料被广泛用于阻变式存储器器件研究。大量关于电阻转换的研究工作集中在薄膜电容器(例如通过微波磁控溅射法、化学气相沉积法或者原子级沉积法合成的金属氧化物层状结构)。这些具有堆叠式结构材料的导电性可以通过电流加热法(joule heating)或者离子掺杂法去改变其微结构或者晶体结构来得以提高。纳米线可以控制其尺寸大小、结晶性质以及不同物相,并且可以通过微纳加工或者结构上的耦合使得其具有不同的功能特点。近期的相关的研究也证实了多级存储效应可以在单根纳米线上得以实现,进一步打开了实现高密度数据存储的大门。
献链接:Plasmonic-Radiation-Enhanced Metal Oxide Nanowire Heterojunctions for Controllable Multilevel Memory (Adv. Funct. Mater.,2016,DOI: 10.1002/adfm. 201601143 )
2、Adv. Mater. 通过选择蒸发法原位合成具有结晶取向的半导体纳米线阵列应用于光电子器件
图2 从CdS单晶转移形成的CdS纳米线阵列的形貌、结构以及成分的分析
献链接:In Situ Formation of Crystallographically Oriented Semiconductor Nanowire Arrays via Selective Vaporization for Optoelectronic Applications (Adv. Mater.,2016,DOI: 10.1002/adma.201602867 )
3、Angew. Chem. Int. Ed. 将钯元素纳米颗粒封装进多孔MFI沸石纳米晶体中并用于形貌选择性催化
图3 实验所提出的Pd@mnc-S1合成过程的机理图解过程
基于金属纳米颗粒的催化剂具有优异的催化性能,但是在高温或者反应过程中,纳米颗粒易于发生聚集而导致纳米颗粒的催化性质下降。目前大量的研究工作致力于解决纳米颗粒基催化剂的热稳定性。一般来说,纳米颗粒分散至固体中有利于抑制纳米在高温条件下煅烧过程。考虑到催化剂在块状材料中的分散限制,具有较大的表面积的中尺度催化剂更是和实际使用,尤其是微米级的颗粒或者具有短和无阻碍的微空洞的纳米颗粒。
献链接:Encapsulating Palladium Nanoparticles Inside Mesoporous MFI Zeolite Nanocrystals for Shape-Selective Catalysis ( Angew. Chem. Int. Ed.,2016,DOI: 10.1002/anie.201602429 )
4、Nano Lett. 分散在Ge纳米线生长方向和纽结点催化剂与被吸附的氢原子之间的协同效应
图4 Ge纳米线在高真空中生长的原位扫描电子显微镜图
对于以纳米线为基础的三维器件纳米结构,需要在衬底上精确控制纳米线的生长位置,此外要保证所生长的纳米线材料与衬底要保持垂直。前者要求已经可以通过气-液-固(VLS)生长机制得以实现,在生长过程中,共熔的金属催化剂液滴可以用来固定半导体材料成核位点,并催化其在液滴与衬底表面之间进行生长。然而对于纳米线的生长方向的控制是一个重要的研究挑战,目前已有 道第IV族纳米线沿着(111)方向择优生长,与衬底的结晶取向没有任何关系。斯米特等人分析了纳米线生长的表面自由能,他们认为纳米线生长的方向并不是由整个体系能量最小引起的,而是由纳米线生长表面与部分纳米线部分之间的能量平衡所引起的。
献链接:The Synergic Effect of Atomic Hydrogen Adsorption and Catalyst Spreading on Ge Nanowire Growth Orientation and Kinking (Nano Lett.,2016,DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01352)
5、Nat. Commun. 催化剂液滴在电场诱导下发生变形来控制纳米线的生长
图5 在电场控制下的纳米线生长
采用气-液-固(VLS)生长机制来应用多种不同的合成技术可以实现纳米线结构的制备合成。相比于传统的薄膜或者块状晶体生长,(VLS)纳米线生长需要靠共熔金属合金催化剂液滴来催化纳米线的生长,而原料则来自液相。材料的生长只发生在纳米线和催化剂表面初,在该位置实现结构的生长和纳米线的合成。因此化学组成、半径、生长方向甚至纳米线的晶体结构均会受到生长的条件的影响(例如温度、原料气体压力以及原料组成)。
献链接:Controlling nanowire growth through electric field-induced deformation of the catalyst droplet (Nat. Commun.,2016,DOI: 10.1038/ncomms12271 )
6、Nano Lett. GaN纳米线在石墨烯上的外延生长
图6 样品的扫描电镜图以及透射电镜图
献链接:Epitaxy of GaN Nanowires on Graphene ( Nano Lett.,2016,DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01453)
7、Angew. Chem. Int. Ed. 液氮快冷将氮化硼可控地剥离成薄层纳米片
图7 热膨胀引发h-BN的气体剥离
石墨烯、六方氮化硼(h-BN)、氮化碳和过渡金属硫化物等二维材料具有有趣的机械性能、电学性能和热学性能,是近几年的“明星材料”。从层状母体材料中剥离得到单层或几层的超薄平面材料是合成二维材料的常用策略。2004年石墨烯就是采用机械剥离法首次得到的。与石墨烯类似,从块状晶体中剥离得到的薄层h-BN,在电子技术、催化剂、环保吸附剂、固体润滑剂等中具有广泛的的应用,因而近年来也成为研究大热门。到目前为止,薄层h-BN纳米片(BNNs)大多是采用固相机械法或液相剥离制备的。固相机械剥离通常耗时耗能;液体剥离被认为比机械剥离法更高效,但一般需使用化学试剂,搅拌时间长,产量低。此外,化学杂质会不可避免地引入到最后的薄层h-BN中,要达到提纯目的,还需要额外的复杂后处理。因此,如何将h-BN可控地剥离成单层或薄层的纳米片,这仍然是一个巨大的挑战,也是研究和应用h-BN的瓶颈。
献链接:Controlled Gas Exfoliation of Boron Nitride into Few-Layered Nanosheets(Angew. Chem. Int. Ed.,2016,DOI: 10.1002/anie.201605515)
8、ACS Nano 机械互锁结构衍生物大幅提高碳纳米管聚合物填料的性能
图8 SWNT增强纤维的SEM照片、应力-应变曲线及三种填料(MINTs、SWNTs和超分子聚合物)的示意图
碳纳米管由于其优异的力学性能和结构特性,被广泛用作聚合物的增强调料,从而用于高性能电池、机械增强材料和传感器等领域。为充分利用单壁碳纳米管(SWNTs)作为聚合物填料,许多研究着眼于SWNTs的化学改性。其中,机械键(mechanical bond,机械互锁结构分子中发现的一种化学键)由于其动态特征吸引了研究人员的注意。它也和高分子科学息息相关:在聚轮烷,聚索烃、超分子聚合物包括机械互锁结构分子等中都曾被研究。
献链接:Threading through Macrocycles Enhances the Performance of Carbon Nanotubes as Polymer Fillers(ACS Nano,2016,DOI: 10.1021/acsnano.6b04028)
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