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喜訊!我校兩位教授在國際頂級期刊上發表論文
信息來源:科研與校企合作部       時間:2020-04-20      瀏覽次數:

疫情防控不松勁,教學科研不停步。基于在原位電鏡和碳納米材料研究領域的長期工作積累,近日,深圳技術大學校長阮雙琛教授和健康與環境工程學院院長胡俊青教授(共同通訊作者)受邀在國際材料科學領域頂級期刊Progress in Materials Science(《材料科學進展》)上在線發表了題為“In situ transmission electron microscope studies on one-dimensional nanomaterials: manipulation, properties and applications”(原位透射電鏡在一維納米材料的研究:操縱、性質和應用)的長篇綜述論文(共37頁,含圖25幅和260篇參考文獻)。



Progress in Materials Science是國際材料科學研究領域的權威綜述性學術期刊,在材料界具有重要影響。該期刊不接受自由投稿,年均出版6-8期(每期刊出論文1-6篇),由編輯邀約在相關領域做出突出貢獻的科研工作者撰稿。它致力于發表非常有影響力的綜述文章,以全面、權威、重要和可讀性而著稱,期刊CiteScore為28.12,最新影響因子為23.725,5年影響因子為33.018。

論文介紹

這篇論文系統地總結了原位電鏡技術對碳和半導體等納米材料的操縱以及在熱(加熱和冷凍)、力和電等外場作用下它們的性能變化與相關納米器件的服役表現,分析了目前原位透射技術研究中存在的問題,展望了該研究領域的未來發展方向。

論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100674

近年來,原位電子顯微技術已成為前沿研究熱點。這項技術能對納米級樣品進行原位操縱并研究其晶體結構、表面與界面、物理和化學性能等,通過特殊的樣品桿和數據分析系統,對單個納米材料施加外場,實時研究其微觀結構、性能以及對外場的響應行為,這在一定程度上模擬了納米器件的服役條件,從而優化納米器件的功能表現。樣品桿和數據系統不但實現了對納米材料在原子尺度的精確操縱,而且對納米材料在能源、生命科學、信息技術產業等領域的應用發揮著積極的作用。

碳納米管(CNT)的修復切割及連接在CNT碳材料器件的構筑過程中具有重要意義。圖1為利用電子束輻照技術實現對CNT的納米焊接CNT。借助金屬鈷(Co)催化劑,Co納米顆粒和CNT間的相互作用可修復斷裂的CNT及連接直徑漸變的CNT。在此過程中,尖端具有Co納米顆粒的CNT相互接觸后,在電子束原位輻照下,碳原子可溶解到Co納米顆粒中形成新的石墨原子結構,不斷移動形成新的CNT。此過程中所體現的共催化機理與過渡金屬催化生長CNT的過程相似,這對CNT的催化生長研究、CNT的加工及碳材料器件制備具有重要意義。


圖1 TEM下電子束輻照技術實現Co納米顆粒共催化修復和連接多壁碳納米管


電學和力學性能優異的CNT可以作為傳輸導線廣泛地運用于納米器件,但CNT納米器件的性能往往不如傳統金屬導線(如銅線)穩定。圖2為在電流作用下金屬電極熔化流進CNT過程中的熱/動力學行為及其對器件電學性能的影響。采用TEM-STM原位操縱技術,在CNT器件中,電流加熱導致金屬電極材料(如Au、Ag和Pt)熔化,通過控制器件的工作電壓和CNT的長度,可以調控液態金屬在CNT內的流動方向和到達位置及對CNT器件的電學性能。這些對于構建性能穩定和服役安全的碳納米管器件具有重要意義。


圖2 焦耳熱使金屬電極材料熔化流進碳納米管過程中的熱/動力學行為及其對器件電學性能的影響


健康與環境工程學院院長、學科帶頭人胡俊青教授表示,受邀在Progress in Materials Science期刊上發表論文,是我們的職責和榮譽。深圳技術大學提倡“工匠精神”,培養“工匠精神”首先要“專”,其次要“精”,我們在原位電子顯微技術、碳納米材料等專業領域長期研究的基礎上,有所發現和創新,是“工匠精神”的具體體現。原位電鏡技術對碳和半導體等納米材料在不同條件下的性能變化與相關納米器件的服役表現進行觀測,對于構建性能穩定和服役安全的納米器件具有重要意義。該技術對接產業發展,服務產業需求,可以為新能源、生命科學、信息技術等產業提供巨大的技術支持。

2017年11月,我校成立了先進材料測試技術研究中心,中心針對先進材料技術應用具有納米空間尺度、超快時間尺度、極端物質狀態、多學科交叉的特點,通過光學工程、材料、物理、醫學、生物、核科學、計算機仿真等多學科的高度交叉融合,開展基于高功率激光的先進材料測試新技術應用研究。原位電鏡技術與先進材料測試研究緊密相關,將對我校在新材料、生命科學和新能源等方面的研究和技術應用起到重要的推動作用。



圖文編輯:黨委宣傳部

來源 | 科研與校企合作部、健康與環境工程學院

文中圖1、圖2來自Progress in Materials Science


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