Synthesemethode voor 1D gesegmenteerde heteronanostructuren maakt gebruik van spanningsgeïnduceerde axiale ordening

Eendimensionale gesegmenteerde heteronanostructuren (1D-SH’s) zijn veelbelovende kandidaten op gebieden zoals foto-elektrokatalyse (PEC) en thermo-elektriciteit. Momenteel richt de synthese van 1D-SH’s zich voornamelijk op sulfiden en seleniden, met relatief minder onderzoek naar telluridematerialen, maar telluriden hebben aanzienlijke toepassingsvooruitzichten in energieopslag en opto-elektronica. Een eenvoudige en gecontroleerde synthese van telluride 1D-SH-materialen is echter altijd een uitdaging geweest.

Een onderzoeksteam onder leiding van academicus Yu Shuhong van de University of Science and Technology of China (USTC) van de Chinese Academy of Sciences (CAS) heeft een methode ontwikkeld voor het synthetiseren van 1D-SH’s op basis van stress-geïnduceerde axiale ordening. Ze volgden ook de veranderingen in stress- en rekenergie tijdens de evolutie van periodiek geordende structuren met behulp van een continu faseveldmodel.

De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie.

Eerst selecteerden de onderzoekers tellurium nanodraden (NWs) met een hoge aspectverhouding als de modelstructurele eenheden, en verspreidden ze in ethyleenglycol, met het complexerende middel NH₄SCN en een stoichiometrisch deficiënte hoeveelheid zilverionen Ag⁺ toegevoegd. Dan de Te/Ag₂De 1D-SH’s met duidelijke, regelmatige, gesegmenteerde structuren verschenen snel.

Om de eigenschappen ervan te verifiëren, gebruikten de onderzoekers transmissie-elektronenmicroscopie en energiedispersieve röntgenspectrometer om de gesegmenteerde uniformiteit te observeren en de elementaire distributie te bepalen. De onderzoekers bevestigden verder de bifasische aard van de Te/Ag₂De gesegmenteerde heterostructuren worden geanalyseerd met behulp van methoden zoals röntgendiffractiespectra, Ramanspectroscopie en röntgenfoto-elektronenspectroscopie.

Bovendien hebben onderzoekers met behulp van een in-situ vloeistoffase-transmissie-elektronenmicroscoop samengevat dat het vormingsproces van Te/Ag₂De 1D-SH’s hebben een evolutie doorgemaakt in drie fasen: eilandgeneratie, streeppenetratie en segmentordening.

Om de energieverandering en de stressverdeling tijdens de vorming van Te/Ag te onderzoeken₂Met de 1D-SH’s reproduceerden de onderzoekers de vormings-, groei- en ordeningsprocessen van Ag₂De eilandstructuren.

De resultaten toonden aan dat de aanvankelijk gegenereerde Ag₂De eilanden werden beïnvloed door radiale trekspanning en axiale drukspanning, en groeiden langs de radiale richting om slecht geordende streepstructuren te vormen. Vervolgens evolueerden deze streepstructuren geleidelijk tot periodieke segmenten.

Onderzoekers synthetiseerden ook een reeks 1D-SH’s van telluriden, waaronder materialen als Pd, Cu, Bi, Cd, enz. Daarnaast construeerden de onderzoekers, door eenvoudige chemische natransformaties te combineren, een bibliotheek van axiale 1D-SH-materialen met 13 elementen uit het periodiek systeem.

Onderzoekers stelden ook een eenvoudige oplossingsfasemethode voor om 1D-SH’s te synthetiseren. In combinatie met een eenvoudig chemisch na-transformatieproces werden 25 1D-SH’s gemaakt, waaronder 17 NW-NW en 8 NW-nanotube nanostructuren.

Dit werk verrijkt niet alleen de materiaalbibliotheek van 1D-SH’s, maar biedt ook een nieuwe aanpak voor de nauwkeurige bereiding van functiegerichte nanomaterialen en het verkennen van de geordende reconstructie van heteronanostructuren.