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研究玻璃和石英基底对界面液滴形成的影响
摘要： 纳米结构化已被证实能有效提升多种储能与转换器件的性能，且适用于广泛的材料体系。特别是次级纳米构筑材料相比纳米级初级构筑单元展现出协同优势。尽管在设计纳米结构和合成路径方面已付出诸多努力，但纳米结构内部潜在的离子扩散动力学和相变行为仍研究不足。本研究以二维多孔铁酸锌（ZFO）纳米片为模型材料，探究了增强的锂离子传输行为，揭示了自组装二维多孔纳米结构电极如何具备高效离子扩散通道、坚固且连续的电子传输网络以及更大的比表面积，从而使其性能优于无次级结构的ZFO纳米颗粒。通过结合光谱测量与电化学技术揭示动力学参数，本研究表明：相较于随机聚集的纳米颗粒，多孔纳米片具有更高的锂离子扩散系数、更显著的电容性电荷存储贡献以及更低的电荷转移阻抗。这些发现深化了对二维多孔纳米结构电极电化学储能性能显著提升机制的理解——源于更均匀完整的相变过程和更高的活性材料利用率。
关键词： 纳米结构化、二维多孔纳米片、能量存储、传输动力学、锂离子电池
更新于2025-09-23 15:23:52
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使用低含量MAM制备低密度PMMA/MAM纳米多孔聚合物：生产与表征
摘要： 为充分发挥这类材料作为高效隔热材料的潜力，需要制备低密度纳米多孔聚合物。然而其生产仍是一项具有挑战性的任务。一种有前景的方法是采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与嵌段共聚物聚甲基丙烯酸甲酯-聚丁基丙烯酸酯-聚甲基丙烯酸甲酯（MAM）的纳米结构聚合物共混物——该共混物虽能促进成核但存在明显缺陷：会阻碍实现较低相对密度。本研究探索了克服这一限制并基于此类共混物制备低密度纳米多孔材料的新策略。 首先分析了极低含量MAM共聚物的影响。研究发现使用低含量共聚物虽可避免纳米结构化，但由于具有高CO?亲和力的共聚物分子分散在基体中仍能增强成核效果，因此采用极低比例共聚物即可获得纳米多孔聚合物。其次研究了发泡温度的影响。结果表明：对于未形成明显纳米结构化的体系，气泡能更自由生长从而实现更低相对密度。研究中使用了MAM共聚物含量从10 wt%至低至0.1 wt%的PMMA共混物。本研究提出的制备策略首次成功获得了基于PMMA/MAM共混物的低密度（相对密度0.23）纳米多孔聚合物。
关键词： 纳米结构化、气体溶解发泡、聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚物、嵌段共聚物、纳米多孔聚合物、纳米多孔泡沫
更新于2025-09-23 15:23:52
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含1-3纳米电活性石墨烯量子点的氟化石墨烯纳米颗粒
摘要： 报道了一种制备新型局部纳米结构石墨烯基材料的新视角方法。我们研究了通过高能氙离子纳米化处理部分氟化石墨烯（FG）悬浮液所得薄膜的电学与结构特性。研究表明，离子径迹中的局部冲击加热是引发材料变化的主要驱动力。离子辐照导致局部热膨胀的FG形成，并进一步碎裂为嵌入小尺寸（约1.5-3纳米）石墨烯量子点（带隙估算为1-1.5电子伏特）的纳米级颗粒。该方法进一步应用于校正印刷型FG基交叉杆忆阻器的功能特性。具有微小量子点的介电FG薄膜因其稳定性和优异性能，在石墨烯基电子器件领域展现出应用前景。
关键词： 忆阻器、分子动力学模拟、纳米结构化、快速离子辐照、氟化石墨烯、石墨烯量子点
更新于2025-09-23 15:21:01
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气溶胶阳离子光聚合制备粒子的纳米结构化分子动力学方法
摘要： 本文从实验和模拟两个角度阐述了气溶胶光聚合所得颗粒的结构化过程。通过研究气溶胶液滴内的传输现象，明确了设计颗粒结构化时需重点考虑的关键问题。具体而言，采用分子动力学模拟评估了反应组分的相分离与扩散行为，由此确定了一系列对控制相分离（进而决定微粒最终形貌）至关重要的配方参数——包括混合溶剂（十六烷与2-辛酮）的组成比例、链转移剂的添加等。研究结果与实验获得的形貌分析数据相互印证。我们还发现分子模拟有助于分别解析不同溶剂的影响效应。相分离速率与凝胶化速率的相互作用也被证实是结构化过程中的关键因素，例如十六烷与链转移剂的比例会显著影响微粒的最终形貌。
关键词： 光聚合、纳米粒子、纳米结构化、相分离、分子动力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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单次飞秒激光烧蚀硼酸盐和铝硅酸盐诱导的纳米孔形态特征
摘要： 为研究硼酸盐晶体与玻璃（Li?B?O?(LTB)、LiB?O?(LBO)）、锶硼酸盐晶体(SrB?O?(SBO))、含镧系硼酸盐晶体(Li?Gd(BO?)?(LGB)、LaSc?(BO?)?(LSB))以及铝硅酸盐晶体(Ca?Al?SiO?(CAS)、CaSrAl?SiO?(CSAS))表面纳米结构的形貌特征，我们采用线偏振和圆偏振飞秒激光开展了单次烧蚀实验。研究发现：硼酸盐与铝硅酸盐晶体中形成单个或双纳米孔洞（主孔与次孔），其尺寸不受衍射极限限制而取决于激光能量密度与材料特性，推测次级孔洞形成源于高斯脉冲自发转变为贝塞尔-高斯脉冲。LTB与LBO晶体中的亚波长纳米孔洞（无论线/圆偏振）均呈现四边形（近似正方或矩形）形貌——LTB晶体孔洞边沿大致平行于{hh0}晶面，LBO晶体则平行于({h00}与{00l})晶面，且该形貌与激光强度空间分布无关，此为纳米孔洞各向异性形貌的首次发现，其偏离入射激光高斯光束的圆对称强度分布特征，与传统激光烧蚀机制预期相悖。这种四边形孔洞可能是LTB/LBO晶体的固有形貌特征，其内部网络结构被认为反映了连续的BO?和/或BO?3?/??四方/正交晶胞，这些晶胞在多光子激发初始阶段会形成自陷激子。相比之下，SBO、LGB、LSB、CAS、CSAS晶体及LTB/LBO玻璃中的亚波长纳米孔洞均呈圆形且与偏振态、结构组成无关，其各向同性形貌符合聚焦激光高斯光束的圆对称强度分布特征。
关键词： 硼酸盐，单脉冲，铝硅酸盐，扫描电子显微镜，晶体结构，纳米孔形态，飞秒激光烧蚀，纳米结构化
更新于2025-09-23 15:19:57
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线性聚焦氩离子高注量辐照非晶硅与晶体铝的建模
摘要： 长时间以倾斜入射方式对表面进行离子辐照会导致形成被称为表面波纹的规则纳米结构。导致波纹形成的机制本质尚不明确，因此计算方法能够揭示这一复杂现象，并帮助理解主要负责该过程哪些表面作用。本工作中，我们分析了两种材料（半导体硅和金属铝）在70°离轴角下接受250电子伏与1000电子伏氩离子辐照时的表面响应。通过分子动力学模拟连续离子撞击来研究其对波纹形成的影响。研究发现：在非晶材料中，再分布机制似乎是波纹产生的主要成因；而在晶体金属中，侵蚀机制则是图案形成的主导起源。
关键词： 纳米结构化、波纹形成、表面、侵蚀、再分布
更新于2025-09-23 01:29:46
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通过放电等离子烧结实现致密SnO2陶瓷的纳米结构化
摘要： 已研究了纯SnO?的放电等离子烧结（SPS）行为。选用了两种不同SnO?粉末：一种为市售50-200纳米粉末，另一种是通过沉淀法制备的4-6纳米纳米颗粒。实验证明通过SPS无法使纯SnO?在1223K以上保持稳定——当温度达到1248K时会出现SnO相，更高温度下样品则由SnO?和金属Sn组成。研究开发了三种烧结工艺循环，可实现≥94%的高致密度。晶粒尺寸分析表明，随着致密度提升，晶粒尺寸增大，高致密样品的晶粒尺寸可达60-70纳米。因此SPS技术可成功用于无烧结助剂条件下制备致密纳米结构SnO?陶瓷。纳米结构化能显著降低热导率，在373K和1000K时分别测得低至6.59和3.99 W·m?1·K?1的热导率值。此外，该致密陶瓷的输运性能是迄今报道的无掺杂SnO?材料中的最佳水平。
关键词： 火花等离子烧结、氧化锡、热导率、热电、纳米结构化
更新于2025-09-23 06:52:28
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通过纳米球光刻掩模进行银离子注入的硅纳米结构化
摘要： 纳米球光刻技术是实现大面积高产率制备有序图案的有效方法。本研究报道了通过自组装聚苯乙烯（PS）掩模进行银离子注入实现硅样品纳米结构化的成果。直径约150纳米的PS纳米球在Si(100)晶圆表面自组装形成六方阵列，随后作为掩模实施60千电子伏特银离子注入。通过调节注入剂量至2×10^16离子/平方厘米，制备出不同尺寸与密度的埋藏金属纳米颗粒分布。我们采用扫描电子显微镜和截面透射电子显微镜，结合掩模辐照形变与注入参数的影响，系统研究了表面形貌与亚表层结构。结果表明银仅通过掩?？鬃⑷牍柚?，从而在宽域硅基底上形成规则排列的非晶化区域。这些非晶碎片尺寸与纳米球相近（宽度约190纳米），受限于离子射程其分布深度达60纳米。在注入碎片的亚表层区域，可清晰观察到小尺寸光学活性银纳米颗粒的生成。样品在689-745纳米长波波段呈现强吸收峰，该表面等离子体共振激发特征与麦克斯韦-加内特理论预测高度吻合。
关键词： 纳米结构化、银纳米颗粒、表面等离子体共振峰、硅、聚苯乙烯纳米掩模、离子束注入
更新于2025-09-24 02:57:10
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由纳秒激光辐射在熔融石英中诱导的从统计特性到确定性的纳米结构
摘要： 通过激光加工在衍射极限以下制造结构仍是一项挑战。然而，自组织过程可能具有实用价值。研究分别探讨了熔融石英上光刻制备的铬结构形状的激光诱导自组织改性，以及纳秒紫外激光辐射对熔融石英表面的结构化。低能量单脉冲激光辐照（Φ > 300 mJ/cm2）会使铬方形图案因熔融铬膜中的质量传输而形成液滴。该过程受熔融金属不稳定性支配，源于表面张力驱动的液相质量传输。当铬图案尺寸与不稳定性长度相当时，观察到两种特定液滴分布：一种是位于原始图案中心附近确定位置的单个液滴，另一种是呈环状随机分布的小液滴。通过多脉冲辐照，每种金属图案均可转移至熔融石英中。实验结果表明，对于低能量情况，通过顺序求解热传导方程和Navier-Stokes方程能良好模拟该过程。
关键词： 熔融石英、纳米结构化、纳秒激光、IPSM-LIFE
更新于2025-09-12 10:27:22
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2016年欧洲显微镜学大会：会议录 || 定位控制纳米线生长的聚焦离子束图案化技术
摘要： 基于半导体纳米线（NW）的异质结构是下一代光电器件（如柔性太阳能电池和发光二极管[1]）极具前景的材料体系。其减小的接触面积与表面应变弛豫特性，使其能在晶格失配衬底上实现外延生长——这是将不同III-V族半导体与现有硅基技术集成的关键优势。通过位置可控的纳米线有序阵列生长于硅基底，可提升器件均匀性与集成度，该工艺通常采用二氧化硅薄膜作为掩模。在掩模中制备圆形孔洞图案（图1(a)）可实现预定义位置与图案的定点纳米线生长，目前主要通过电子束光刻或纳米压印光刻等微纳加工技术实现[2]。重要工艺参数包括氧化层厚度、孔径与图案间距，需多步骤优化才能获得高产率均匀纳米线[3]。此外，催化颗粒常偏离孔洞中心，导致纳米线横截面出现非对称形貌[4]。本研究探索了聚焦离子束（FIB）直接图案化纳米线生长衬底的参数空间（图1），采用分子束外延（MBE）技术在带有40纳米热氧化层的FIB图案化Si(111)衬底上生长自催化GaAsSb纳米线，系统调控孔径尺寸、离子剂量与镓束重叠参数（图1(a-c)）。相较于传统光刻胶图案化技术，FIB有望提供更高灵活性与控制精度。同时，FIB图案化会在硅与二氧化硅中引入镓离子注入效应，这种独特作用可能对自催化纳米线生长及纳米线-衬底体系特性产生积极影响。MBE生长后，所有阵列均呈现三种典型生长模式（图1(d-e)）：最小孔径（10纳米图案）行特征为高直立纳米线产率（≤80%）；随着孔径增大，初期会出现更多寄生晶体生长，最终每个孔洞内形成2-5根多纳米线结构；当各列阵列剂量递增时，这些转变对应的图案化孔径呈比例减小。结果表明FIB可在单次生长过程中高效绘制参数空间，并实现从定向单纳米线、二维寄生晶体到多纳米线共存的生长模式调控。后续将通过原位透射电镜观测与单纳米线电学测试[5]来完善结构分析并研究其电学特性。除FIB图案化的灵活性外，由于镓离子注入效应及改变的纳米线-衬底界面，FIB图案化硅基底上生长的III-V族纳米线有望展现新颖特性。
关键词： 自催化、纳米线、聚焦离子束、纳米结构化、砷镓锑
更新于2025-09-11 14:15:04