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準確確定 Nanocrystals 允許對集體的屬性的控制

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

準確預定在各自的 nanocrystals 自集合形成的二維 (第 2) 和三維 (三維) 超晶格 (NCs)允許磁性,光學和電子聯結的控制在單個 NCs 之間的。

此控制可能導致有用的集體的屬性例如振動凝聚、可逆金屬對裝绝緣體工轉移、改進的傳導性,空轉從屬的電子運輸,改進的耶老島和鐵氧體磁性、可調的 magnetotransport 和高效的充電運輸。 這些屬性有許多潛在的應用在太陽能電池、場效應晶體管、輕放射的設備、光電探測器和光導體。

(a) 高壓實驗的概要例證在金剛石鐵砧細胞的。 雕琢平面的三維 supercrystals (b) 的高分辨率掃描 electrom 顯微學圖像從膠質 7.0 nm 球狀 PbS nanocrystals (c) 自彙編了并且對應小角度 X-射線分散 (d) 和微 X 光衍射模式 (e)

由於準確確定在三維超晶格內的 NCs,這樣系統頻繁地指 「supercrystals」 (SCs) 在對水晶的比喻被編譯原子。 但是不同於基本水晶, SCs 聘用調整 interparticle 距離的靈活性由於有機配合基的 「軟件」殼的出現可以用於控制在這樣結構的集體的屬性。 結構穩定度和壓縮性是所有三維系統的根本特性。

研究員小組從 Argonne 國家實驗室中心的 Nanoscale 材料,在 Argonne 的 X-射線科學分部提前光子來源 (APS),芝加哥大學 GeoSoilEnviroCARS,運行部門 13 在 APS,并且西北大學報告關於關於雕琢平面的單個的首先聯合的類似流體靜力,高壓,小角度 X-射線分散 (SAXS) 和 (XRD)微 X 光衍射研究,從膠質 7.0 nm PbS nanocrystals 自彙編的三維 supercrystals。 因為單個 NCs 的容積變化被考慮了到,結合 SAXS 和 XRD 技術允許這個 interparticle 間隔的準確的評估在循環的壓期間。 氖用於,壓傳輸的媒體避免浸出從表面的有機配合基 NCs 和丟失 SCs 的結構上的完整性的可能性由於銲接。 金剛石鐵砧細胞 (DAC) SAXS 在從四周的壓範圍試驗到 12.5 GPa,執行在 X-射線科學分部 X-射線 beamline 12 IDC 在 APS, SCs 的顯示的接近理想的結構穩定度,與 NCs 的 fcc 組織。 XRD 試驗,被執行在 GeoSoilEnviroCARS X-射線在 APS 的 beamline 13 IDD,顯示出, NCs 有單個 NCs 的嚴格的優先取向在壓循環期間,保留的 SCs 至 ~55 GPa。

單個 NCs、他們的 SCs 和配合基矩陣的機械性能被分析了使用從壓縮數據派生狀態相等導致由 SAXS 和 XRD。 在版本循環期間, SCs 的圍壓體積彈性模量被計算是 ~5 GPa 在壓縮期間和 ~14.5 GPa,分別。 發現 NCs 經過在 8 GPa 上的一次的相變,并且這個轉換通過一個唯一生核活動 (在壓範圍的 8.1-9.2 內 GPa) 在第一個轉移時和異種生核進行在從的第二個轉換時沒有被識別) 的半成品階段 (與 CsCl 結構。 配合基矩陣的一個體積彈性模量 ~2.2-2.95 GPa 比從 nanoindentation 研究觀察的那是數量級極大。

SCs 的高結構穩定度和這個能力調整這個 interparticle 間隔似乎提供自組織的人為固體集體的屬性的進一步處理承諾包括包括 NCs 被變換在高壓成一個不同的階段的結構。 結合高壓 XRD 和 SAXS 提供唯一機會得到關於各自的構件和他們的分層結構結構機械性能的直接信息。

來源: http://www.anl.gov/

Last Update: 26. January 2012 15:35

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