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文章背景
近年来，包含外延异质结构的核壳型纳米晶在多种应用领域中展现出优异的材料性能。由组分之间的晶格参数不匹配导致的失配应变是影响异质外延结构的最根本的因素之一。通过失配应变设计不仅能控制纳米晶生成多样的形貌，还能精细调控改善材料的性能。随着湿化学合成技术的进步以及透射电子显微镜和X射线衍射技术的快速发展，人们对纳米晶中的应变的机制与过程的认识有了实质性进展，这为改良外延异质纳米结构与改善纳米晶的物理化学性能提供了理论基础和实验指导。
文章简介
近日，香港城市大学的王锋教授团队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（图1）。
图1.包含失配应变的核壳型纳米晶：原理、外延生长及材料性能。图片来源：Adv.Mater.该综述强调了核壳结构设计是调控纳米材料性能的重要策略之一，与之相应的界面失配应变深入影响着壳层的生长过程和纳米晶的性能。由于核纳米晶体具有较大的比表面积，壳层异质外延生长将沿着核纳米晶表面晶面所有方向同步沉积，不同晶面上的外延生长的界面应变能可能不同，从而导致各向同性或者各向异性生长（图2）。另外，核壳纳米晶的失配导致核层与壳层均出现晶格失配应变。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。通过精确调整核壳晶格失配参数以及化学合成参数，制备具有优异光学、催化和磁性的新型核壳纳米结构也随之成为当下研究的热点。图2.核壳型纳米晶的生长受各向异性失配应变调控。图片来源：Adv.Mater.综述指出，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（图3）。综述举例论述了如何通过对应变和应变弛豫的合理设计，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。图3.失配应变对外延生长的调控以及不同生长模式。图片来源：Adv.Mater.这一成果近期发表在AdvancedMaterials上，文章的第一作者是香港城市大学博士研究生赵剑雄和博士后研究员陈冰。文献详情：SheddingLightontheRoleofMisfitStraininControllingCore–ShellNanocrystalsJianxiongZhao,BingChen,FengWangAdv.Mater.,,DOI:10./adma.04142学研天地视频号，欢迎
