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AM综述失配应变在控制核壳纳米晶体中的作 [复制链接]

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异质结构外延策略改性纳米材料已成为一种为各种应用创造新功能的有力手段。异质外延纳米结构中最基本的因素之一是由组成部分的不匹配晶格引起的失配应变。失配应变不仅决定了纳米晶形态多样化的外延动力学,而且为材料的性能提供了合理的控制。近年来,随着化学合成技术的进步以及电子显微镜和X射线衍射技术的快速发展,人们对应变相关过程有了深入的了解,这为研究人员细化异质外延纳米结构及其性能提供了理论基础和实验指导。有鉴于此,香港城市大学的王锋教授等人,系统总结了有关外延异质结构的核壳型纳米晶的研究进展,着重介绍了晶格失配应变及其相关效应的机理,包括应变对纳米晶外延生长、发光、催化和磁性的调控。本文要点要点1.失配应变对外延异质结构纳米材料的生长具有显著影响,这是因为具有三维立体结构的纳米晶,其表面被不同的晶面包围。在外延生长过程中,不同晶面具有不同的晶格失配参数,以及不同的失配应变大小。壳层异质外延生长沿着核纳米晶表面晶面所有方向同步沉积,不同晶面上界面应变能有差异,导致壳层的各向异性生长。因此,外延生长由晶体对称性以及核壳纳米晶的尺寸和形貌等因素共同调控。要点2.界面失配导致的应变弛豫也是调控材料生长与性能的重要因素。应变弛豫通过引入位错生长,3D岛状生长等生长模式降低应变能,有利于形成稳定的异质结构纳米晶。通过对应变和应变弛豫的合理设计,可以在纳米晶中构造各向异性的应变分布,从而调控半导体或稀土掺杂纳米晶的发光性能,增强贵金属纳米晶的催化性能,以及增强磁性纳米颗粒的磁矫顽力。要点3.对纳米晶应变的研究仍存在一些挑战,未来的研究方向包括:(1)通过原位电子显微镜探究应变动力学和应变分布;(2)通过建立三维应变分布与催化活性的相关性,进一步促进纳米催化剂的机理研究和性能优化。JianxiongZhaoetal.SheddingLightontheRoleofMisfitStraininControllingCore–ShellNanocrystals.AdvancedMaterials,.DOI:10./adma.04142
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