中國科研人員制備出五重孿晶金納米晶 可深入探究異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成機制

記者從中科院合肥研究院了解到，該院固體所納米材料與器件技術(shù)研究部李越研究員課題組與濟南大學(xué)李村成教授合作，基于多元醇還原體系發(fā)展了一種簡單、高效的通用合成策略，實現(xiàn)了不同形貌的五重孿晶結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量合成。相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表于國際期刊《化學(xué)科學(xué)》上。

晶體中的孿晶往往在晶粒界面處產(chǎn)生并沿著某個晶向生長。由于應(yīng)力引起的獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，多重孿晶結(jié)構(gòu)納米材料已經(jīng)在晶體生長、生物診療、等離子體光學(xué)、催化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其中，五重孿晶具有五重對稱性、精確定義的晶體結(jié)構(gòu)以及可控的長徑比，在可見到近紅外光區(qū)有著非常有趣的光學(xué)多樣性。 為了充分利用它們與形貌、尺寸相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)，發(fā)展一種通用策略實現(xiàn)其高重復(fù)性制備，并研究其生長機制至關(guān)重要。

科研人員首先基于多元醇還原法制備了一種高產(chǎn)率大于95%的金納米十面體種子;然后采用一步種子生長法，通過調(diào)控抗壞血酸/氯金酸的比例(R)實現(xiàn)典型雙棱錐、五角星、十面體的連續(xù)轉(zhuǎn)變。該方法所獲的金納米顆粒尺寸均一，產(chǎn)率接近100%，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的種子生長法。

深入探究五重孿晶金納米顆粒的形成機理后，研究人員發(fā)現(xiàn)在特定R值條件下，通過改變金十面體種子的尺寸，可以獲得高產(chǎn)率的不同尺寸的金納米結(jié)構(gòu)。 該方法具有很好的通用性，適用于第二種金屬元素在金十面體種子上的生長，為研究異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的生長提供了良好的契機。該不同形貌五重孿晶結(jié)構(gòu)合成方法中，金納米雙棱錐的光吸收性能可以從可見光區(qū)連續(xù)可調(diào)至近紅外光去。此外，該方法適用于第二種金屬在金十面體表面的生長，有利于深入探究該類異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成機制。

這項研究為五重孿晶納米結(jié)構(gòu)的生長提供了一種普適性合成路徑，有望延申至其他材料體系。(科技日報記者 吳長鋒)