硫化铅纳米颗粒所采用的结构在组装形成有序超晶格时经常发生令人惊讶的变化。yabo214在DESY的x射线源PETRA III上进行的实验研究揭示了这一点。
一个由DESY科学家Irina Lokteva和Felix Lehmkühler领导的团队，来自由Gerhard领导的相干x射线散射小组，实时观察了这些半导体纳米颗粒的自组织。yabo214研究结果已发表在该杂志上化学材料亚博网站下载．这项研究有助于更好地理解纳米粒子的自组装，这可能导致显著不同的结构。yabo214
其中，硫化铅纳米颗粒被用于光伏电池、发光二极管和其他电子设备。yabo214在这项研究中，研究小组研究了粒子自组织形成高度有序薄膜的方式。yabo214他们将一滴含有纳米颗粒的液体(250万分之一升)放入一个小细胞内，让溶剂在两个小时内慢慢蒸发。yabo214然后，科学家们在P10光束上使用x射线，实时观察这些粒子在组装过程中形成的结构。yabo214
令他们惊讶的是，在这个过程中，粒子所采用的结构发生了数次变化。yabo214“首先，我们看到纳米颗粒形成了六边形对称，这导yabo214致了纳米颗粒固体具有六边形晶格结构，”Lokteva报告。“但随后，超晶格突然发生变化，呈现出立方对称。随着它继续变干，结构又发生了两次转变，变成了一个四边形的超晶格，最后变成了一个不同的立方体对称。”这一序列从未被如此详细地揭示过。
研究小组认为，只要粒子表面被溶剂膨胀，六方结构(六方紧密堆积，HCP)就会持续存在。yabo214一旦薄膜干燥一点，其内部结构改变为立方对称(体中心立方，BCC)。然而，溶剂残留仍然存在于薄膜内部的单个纳米粒子之间。yabo214随着蒸发，结构又发生了两次变化(体心四方BCT和面心立方FCC)。
Lokteva解释说，电影的最终结构取决于许多不同的因素。它们包括溶剂的类型、蒸发的速度、纳米粒子的大小和浓度，以及围绕在粒子周围的所谓配体的性质和密度。yabo214科学家们用配体这个术语来描述特定的分子，它们与纳米颗粒表面结合，防止它们聚集。在这项研究中，研究小组为此目的使用油酸;它的分子覆盖在微粒上，很像防止小熊软糖在袋子里互相yabo214粘在一起的蜡。这是纳米技术中一个成熟的过程。
“我们的研究表明，超晶格的最终结构还取决于单个纳米粒子是否被许多或很少的油酸分子包围，”yabo214Lokteva报告。“在早期的研究中，我们获得了配体密度高时具有BCC/BCT晶体结构的薄膜。在这里，我们专门研究了配体密度低的纳米颗粒，这导致了FCC结构。yabo214所以在使用纳米颗粒时，配体密度应该被确yabo214定，这在目前还不是标准做法。”DESY科学家解释道。
研究小组指出，这些观察结果对其他材料也很重要。亚博网站下载“硫化铅是一个有趣的模型系统，它帮助我们更好地理解纳米粒子自我组装的一般机制，”yabo214Lokteva解释道。“通过自组装现象，自然可以提供具有各种有趣特性的纳米结构，我们现在有工具来观察自然构建这些结构的过程。”
DESY是世界领先的粒子加速器中心之一，研究物质的结构和功能——从微小基本粒子的相互作用、新型纳米材料和重要生物分子的行为，到宇宙的巨大奥秘。亚博网站下载yabo214DESY在汉堡和Zeuthen开发和建造的粒子加速器和探测器是独特的研究工具。它们产生世界上最强烈的x射线辐射，加速粒子以记录能量，并为宇宙打开新的窗口。yabo214DESY是Helmholtz协会(德国最大的科学协会)的成员，其资金来自德国联邦教育和研究部(BMBF)(90%)和德国联邦汉堡州和勃兰登堡州(10%)。
参考:实时x射线散射发现PbS纳米晶体超晶格在原位组装过程中的丰富相行为；Irina Lokteva, Michael Dartsch, Francesco Dallari, Fabian Westermeier, Michael Walther, Gerhard Grübel, Felix Lehmkühler;化学材料亚博网站下载, 2021;DOI:10.1021 / acs.chemmater.1c02159
来源:https://www.desy.de/index_eng.html