單分散顆粒制備及其可控自組裝功能器件研究獲進(jìn)展

作者： 2015年07月28日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所微納技術(shù)與器件研究室研究員李越課題組和南京大學(xué)教授周勇合作，在單分散顆粒制備及其可控自組裝功能器件研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在約翰威立出版社的
　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所微納技術(shù)與器件研究室研究員李越課題組和南京大學(xué)教授周勇合作，在單分散顆粒制備及其可控自組裝功能器件研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在約翰威立出版社的《先進(jìn)材料界面》上(Advanced Materials Interfaces, 2015, 2,1500167)。
　　由于具有均一的形狀和尺寸，單分散微納米顆粒在材料的形狀和尺寸依賴物性研究方面具有重要的作用。同時(shí)，這些單分散結(jié)構(gòu)也是組裝宏觀功能微納米有序陣列的理想構(gòu)筑單元。由單分散微納米顆粒自組裝的薄膜，相比于不規(guī)則形狀顆粒薄膜，具有更高的結(jié)構(gòu)重復(fù)性和優(yōu)越的功能穩(wěn)定性。因此，單分散微納米顆粒的合成與組裝，一直以來都是材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。近年來，科學(xué)家們發(fā)展了多種方法用于自組裝單分散顆粒，并獲得不同花樣的結(jié)構(gòu)陣列、三維超結(jié)構(gòu)等，如朗繆爾-布洛杰特（LB）法，旋涂法，垂直沉積法，水/油界面組裝法等。相比于傳統(tǒng)刻蝕法的微納加工技術(shù)，通過這些自組裝方法獲得納米結(jié)構(gòu)陣列薄膜，可極大地降低制作成本，具有很好的實(shí)用性。然而，現(xiàn)有報(bào)道的自組裝方法各具優(yōu)缺點(diǎn)和局限性。因此，發(fā)展一種簡單快速、大面積均勻、結(jié)構(gòu)參數(shù)可控的單分散微納米顆粒薄膜的普適自組裝方法，仍然為人們所期待。
　　最近，合肥研究院固體所李越課題組和南京大學(xué)物理學(xué)院周勇，在單分散微納米顆粒的合成制備及其大面積均勻薄膜的界面自組裝方面取得新進(jìn)展。他們首先以五氯化鈮和TBA為原料，采用一步水熱法合成了單分散的Nb2O5微球；然后，基于正丁醇輔助氣/水界面組裝法，可快速（~ 3分鐘）獲得大面積（平方厘米級別）均勻密排的單層Nb2O5微球薄膜。通過層層堆積的方式，該方法同樣可用于制作層數(shù)可控的薄膜。為了進(jìn)一步提高其氣體感知性能，科研人員新發(fā)展了一種氣/溶液界面組裝法，在金屬鹽(M)溶液界面處組裝Nb2O5微球薄膜，將其轉(zhuǎn)移到氣敏襯底并退火，即可獲得MOx/ Nb2O5微球的復(fù)合薄膜。通過調(diào)節(jié)溶液成分，便可獲得不同種類的金屬氧化物/Nb2O5微球異質(zhì)結(jié)薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，所獲得的In2O3 / Nb2O5異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列表現(xiàn)出了較好的氣敏性能，為高性能異質(zhì)結(jié)器件的設(shè)計(jì)研制提供了新思路。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Advanced Materials Interfaces 雜志上，并被選為當(dāng)期的內(nèi)封面。

　　相關(guān)工作得到了國家科技部“973”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中組部“青年千人計(jì)劃”及中科院“交叉與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”等科研項(xiàng)目的資助。

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