本期导读

<正>近年来随着科学技术的迅速发展,人们对高效率的半导体材料的需求越来越多,对其合成也更为关注.中央民族大学理学院王文忠研究员等的文章《室温固相合成形貌可控的CuO纳米晶及其表征》通过室温固相反应法成功制备出具有一维棒状和球型状的CuO纳米晶.研究结果表明,在反应过程中,表面活性剂对CuO纳米晶的形貌起着决定性的作用.当反应过程在表面活性剂聚乙二醇400液     

含非理想界面的稀土准晶增强纳米复合材料的有效力学性能

基于Gurtin-Murdoch表/界面模型，研究具有非理想界面的稀土准晶纳米涂层圆夹杂增强复合材料的反平面剪切问题，利用复势法获得夹杂、涂层和基体内的声子场、相位子场的应力和应变的解析解，进一步利用广义自洽法预测具有非理想界面和表界面效应的稀土准晶增强纳米复合材料受反平面机械载荷作用下的有效力学性能。通过数值算例，分析非理想界面参数和表/界面效应对稀土准晶增强纳米复合材料有效力学性能的影响规律。研究表明，当夹杂和涂层的尺寸非常小时，非理想界面和表/界面效应对稀土准晶增强纳米复合材料有效力学性能的影响比较显著。因此，通过改变夹杂和涂层厚度及非理想界面材料参数可有效地提高稀土准晶增强纳米复合材料的有效力学性能。     

单分散纳米晶的合成、组装及其介孔材料的制备

单分散纳米晶因其均一的尺寸而表现出尺寸效应、表面效应等不同于体相材料的优异性能,同时也是组装具有功能特性纳米结构材料的理想构建基元．因此,合成单分散纳米晶具有十分重要的意义．自从1993年Bawendi研究组成功制备CdS／CdSe单分散半导体量子点以来,单分散纳米晶的合成已取得一系列重要进展．目前,对于各类单分散纳米晶已基本都能通过一定的制备方法得到．然而,为实现单分散纳米晶的规模化工业生产,更为简易、经济、快速、宏量的制备方法仍有待进一步发展．另一方面,单分散纳米晶的组装是构建具有复合功能超结构体的基础,是连接微观粒子和宏观器件的桥梁．十几年来,各研究组共同发展了多种组装方法．然而,通过简便易行的途径实现单分散纳米晶大规模、规则、可控组装仍然存在着巨大的挑战．该文综述了单分散纳米晶的合成、组装及其介孔材料制备的前沿进展．     

线度和非简谐效应对Ag纳米晶热力学性质的影响

应用固体物理和统计物理的理论,考虑原子作非简谐振动,从微观角度研究了Ag纳米晶的热膨胀系数、格林乃森常数、化学势等随温度的变化规律.结果表明:①在简谐近似下,Ag纳米晶不会有热膨胀,其格林乃森常数为零,非简谐效应导致热膨胀系数和格林乃森常数都随着温度升高而增大,但变化较慢.②球形Ag纳米晶的化学势大于平面块状晶体的化学势,且粒子线度愈小,两者相差愈大;其中,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随粒径的减小而增大,粒径较大时,μ′e将不变.③球形Ag纳米晶受温度的影响大于平面块状晶体,总化学势随温度升高而减小,但变化缓慢,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随温度升高而增大,且温度愈高,μ′e的变化速度愈快.④非简谐效应影响纳米晶热力学性质的本质在于它改变了原子的相互作用势形式和总相互作用能.     

纳米CdSexS1-x微晶玻璃的光吸收性能

半导体纳米晶掺杂滤光玻璃由于具有优异光学性质,近年来已成为光电子材料科学与技术关注的焦点之一。以硼硅酸盐玻璃为基质,通过对掺杂微晶组成、结构的设计以及颗粒尺寸的控制,系统的研制了纳米微晶的组成,结构以及纳米颗粒尺寸效应等因素对玻璃光吸收性能的影响,结果表明,玻璃吸收曲线的截止波长位置以及截止吸收系数主要取决于半导体纳米CdSexS1-x微晶的组成,吸收曲线的斜率取决于纳米晶的颗粒尺寸分布。     

CdTe/聚乳酸纳米杂化材料的制备及其荧光性能

以十二烷基胺(DDA)为表面修饰剂,将巯基水相法合成的CdTe纳米晶转移至有机溶剂三氯甲烷中,然后采用“物理共混法”实现了CdTe/聚乳酸(CdTe/PLA)纳米杂化材料及其透明荧光膜的制备.通过紫外-可见光谱仪(UV -vis)、荧光(PL)、紫外透射反射分析仪等表征方法考察相转移前后CdTe纳米晶的光学性能,并系统研究了CdTe/PLA纳米杂化材料的荧光性能.结果表明:相转移后CdTe纳米晶的粒径未发生明显变化,其量子产率却提高了;所制备的CdTe/PLA纳米杂化材料具有优越的荧光性能,CdTe纳米晶在聚合物中仍然保持良好的分散性和较好的量子尺寸效应.     

锯齿型GeSe纳米带的边缘态对整流效应的调控研究

锯齿型硒化锗(ZGeSeNR)是准一维纳米结构的材料,由于其具有特殊的维度特性及优异的电子特性而成为研究热点.本研究使用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法,系统地研究了边缘结构对锯齿形硒化锗纳米带的电子结构及输运性质的影响.能带结构图显示边缘裸露的ZGeSeNR、P和S原子钝化边缘的ZGeSeNR具有导电的金属性质,用F,Cl, H原子和OH^-根离子钝化处理边缘后的ZGeSeNR则表现出半导体性质.基于不同边缘结构的ZGeSeNR构建金属-半导体界面的两电极器件模型,计算出的器件电压-电流曲线证实了边缘态对整流效应的调控作用.特别是裸露-H原子钝化的锯齿型GeSe纳米带(H-ZGeSeNR)器件中的整流比可达到8.7×10⁵.改变该器件结构中散射区内钝化原子的数目来调控整流特性,最高可得到1.1×10⁷的整流比.研究结果对设计ZGeSeNR纳米整流器提供了重要参考.     

金属氧化物纳米晶体的表面结构控制及功能调控的研究进展

晶体具有各向异性,不同晶面上的原子排布、成键方式等都不尽相同,从而导致各种晶面的物理和化学性质的差异,因此通过控制裸露晶面就可以调控晶态材料(特别是微纳米晶态材料)的相关性质.近年来,关于微纳米晶体的表面结构控制的研究已成为纳米材料的一个研究热点.在文中,首先简要回顾国际上在该领域研究的情况,然后着重介绍了在部分金属氧化物微纳米晶体的表面结构控制方面的相关研究进展.     

CdTe/PVP纳米杂化材料制备及其荧光性能

以巯基水相法将硫基乙酸(TGA)合成一系列不同粒径的Q态CdTe纳米晶,再与聚乙烯吡咯烷(PVP)杂化制备出具有红、黄、绿3种颜色的CdTe/PVP纳米杂化材料.通过紫外可见光谱仪(UV-vis)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)等表征方法考察Q态CdTe纳米晶的尺寸、晶形及其光学性能并系统考察CdTe/PVP纳米杂化材料的荧光性能.结果表明pH从9.85变化到5.22,荧光强度有一定的增大.所制备的CdTe/PVP纳米杂化材料具有优越的荧光性能及荧光稳定性,其聚合物中的CdTe纳米晶仍然保持很好的量子尺寸效应和良好的分散性.     

非极性纳米线压电电子和压电光电子学效应的研究进展

压电极化和半导体特性之间的耦合因具有独特的物理性质而引起了人们的关注,并由此兴起了一些新的研究领域(如压电电子学和压电光电子学).文章回顾了压电效应和压电光电子学效应对金属/半导体(M/S)和p-n结的影响,详细介绍了c轴和a轴压电电子和压电光电子学研究的基本进展和应用探索. c轴纳米结构中的压电效应是界面效应,它利用在纳米结构的局部M/S接触处或同质/异质结处产生的压电极化来控制载流子跨界面传输,并通过光感应载流子进行相应的光电过程.在非极性a轴纳米线中,外部应变感应的压电电荷沿整个极性表面分布,方向垂直于纳米线.压电半导体的电荷载流子传输过程在整个纳米结构体内受到压电效应的调节.     

半导体发光Ag_2S量子点合成及应用

近年来窄带隙溶胶半导体纳米晶引起人们极大关注,该类纳米晶在光学、电学、生物医疗、材料科学等其他领域有着非常重要的应用.大量研究证实了Ag_2S量子点具有许多优异性能,比如:近红外荧光发射、低毒性、荧光量子效率高、稳定性好、成本低和合成设备简单.与传统的量子点(含有重金属Cd,Hg,Pb元素)相比,近红外发光的Ag_2S量子点避免了重金属离子本身固有的毒性,并且因其具有低毒性被用在生物医疗中.在本文中详细讨论了半导体发光Ag_2S量子点的性质、晶体结构和合成方法,并对Ag_2S量子点的生物相容性评价方法以及在生命科学领域的应用进行了阐述.     

CdSSe半导体纳米晶体的实验研究

用共熔法在玻璃基体中退火生长了一系列不同尺寸的CdSSe半导体纳米晶体,并比较和分析了一步法和两步法.两步退火法增加纳米晶体的数目,在一定程度上提高了纳米晶体尺寸分布.根据纳米晶体的室温吸收光谱,用有效质量近似模型估算了纳米晶体的平均尺寸在2.25~2.58 nm之间.     

过渡金属Mn离子掺杂的半导体纳米晶研究进展

过渡金属掺杂的纳米材料具有高效、稳定和可调谐的可见-近红外发射光谱的特点,尤其是由于大的斯托克斯位移而抑制了发光材料自吸收的问题,已经成为光学材料中一个重要的分支。回顾了关于Mn离子掺杂纳米晶研究进展中的几个关键问题。得到晶核掺杂和生长掺杂方式相比于传统的"一锅法"在制备方式更有优势;从回顾关于Mn掺杂机理上的各种解释和在宿主纳米晶中引入大量的掺杂剂所面临的困难中,得出要获得掺杂浓度可控的量子点需要考虑纳米晶表面自清洁效应,纳米晶形状、晶体结构、晶面、表面活性剂以及Mn离子与宿主阳离子的尺寸差别引入的晶格压力等关键因素;利用理论和实验深刻解释了Mn离子的发光机理,指出宿主到Mn离子的高能量转移速率是获得高效的Mn离子发光的关键因素。通过对掺杂量子点的制备、掺杂机理以及发光机理的综合探讨,为制备掺杂浓度和掺杂位置可控的光学性能优良的掺杂量子点方面的研究提供参考。     

CdS纳米晶标记抗雌二醇抗体荧光免疫分析试剂

在水相中制备了CdS纳米晶,其在536 nm处有较强荧光发射,用巯基乙酸修饰后与抗雌二醇抗体偶联,制备了CdS纳米晶标记的抗雌二醇抗体标记物,该标记物具有良好的荧光特性,发射波长红移至588 nm.利用该标记物竞争免疫分析法测定雌二醇的线性范围为0.20～8.00 mg/L.     

半导体量子结构和Si基光电子材料设计的新进展

评述近年来在半导体量子结构电子态理论应用于Si基光电子材料设计方面的重要进展。着重对有直接高技术应用背景的论题进行讨论和展望。最近关于Si纳米晶光增益和纳米硅/氧超晶格材料超稳定电致发光等具有突破性发现的实验研究成果具有重要意义。对本课题组在该领域的主要贡献及最近关于Si/O超晶格结构的理论研究进展也作简要报道。这些研究正酝酿着信息领域光电子集成技术的重大突破。     

Single-nanowire electrically driven lasers

Electrically driven semiconductor lasers are used in technologies ranging from telecommunications and information storage to medical diagnostics and therapeutics. The success of this class of lasers is due in part to well-developed planar semiconductor growth and processing, which enables reproducible fabrication of integrated, electrically driven devices. Yet this approach to device fabrication is also costly and difficult to integrate directly with other technologies such as silicon microelectronics. To overcome these issues for future applications, there has been considerable interest in using organic molecules, polymers, and inorganic nanostructures for lasers, because these materials can be fashioned into devices by chemical processing. Indeed, amplified stimulated emission and lasing have been reported for optically pumped organic systems and, more recently, inorganic nanocrystals and nanowires. However, electrically driven lasing, which is required in most applications, has met with several difficulties in organic systems, and has not been addressed for assembled nanocrystals or nanowires. Here we investigate the feasibility of achieving electrically driven lasing from individual nanowires. Optical and electrical measurements made on single-crystal cadmium sulphide nanowires show that these structures can function as Fabry-Perot optical cavities with mode spacing inversely related to the nanowire length. Investigations of optical and electrical pumping further indicate a threshold for lasing as characterized by optical modes with instrument-limited linewidths. Electrically driven nanowire lasers, which might be assembled in arrays capable of emitting a wide range of colours, could improve existing applications and suggest new opportunities.     

环腺苷—3’,5’—磷酸(cAMP)合成方法的改进及反应机理初探

近三十年来,国内外学者从不同的原料出发,采用不同方法对cAMP的合成做过大量的研究。有人对此曾做过综述、比较,并对某些方法进行了改良。但化学合成法在传统上多采用吡啶做溶剂,且用量大,在生产中严重地危害了工人的健康并造成环境污染。本文以改变溶剂系统着眼,用5′—AMP为起始原料,重点探索另外一条合成路线实现的可能性和优越性,并对该路线的反应机理进行了初步探讨。     

A facile strategy to prepare monodisperse nanocrystalswith init iative assembl y into superla ttice

A facile green strategy,low temperature in-situ chemical conversion,is reported to prepare nanocrystals with initiative "bottom-up" assembly into large-scale superlattice.The appropriate organic chalcogen precursors were chosen to control the kinetics of these reactions to keep monodisperse morphology.They also provide the capping ligands to acquire van der Waals interactions between ligands and dipole moment to self-assemble into large-scale superlattice.This strategy could flexibly modulate the composition of semiconductor nanostructures,such as cations,anions and even the heterostructures with metal nanoparticles.This bottom-up assembly behavior is necessary for the development of optoelectronic devices of Ⅱ-Ⅵ semiconductor nanocrystals.     

有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管研究进展

 有机-无机杂化钙钛矿具有制备方便、光学带隙可调、电荷传输性能优异等特性,正成为新一代革命性的半导体光电材料。随着研究的不断发展,钙钛矿材料的量子产率已经超过90%。材料合成的快速发展促进了其在光电子器件上的应用,包括太阳能电池、发光二极管、光电探测器和晶体管等。本文回顾了有机-无机混合阳离子钙钛矿发光二极管的最新研究进展,包括材料晶体结构、纳米晶合成过程、器件制备及其光电特性表征。有机-无机混合阳离子为高量子产率钙钛矿纳米晶的合成开辟了一种新的途径,同时也为制备高亮度、高效率发光二极管器件提供了新的思路。     

多臂CdS纳米棒的合成、表征及修饰

以二乙基二硫代氨基甲酸镉为单一前驱体,在油胺介质中裂解,得到多臂状CdS纳米棒.研究了前体中Cd/S配比和裂解时间对CdS纳米棒光学性能的影响.实验结果表明,该方法合成的CdS纳米棒为六方晶态结构,直径约为5 nm,臂长为36 nm左右,其耐光漂白性好,在最佳条件下量子产率可达2O%.分别用透射电镜、高分辨透射电镜、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱对样品的结构形态和光学特性进行了表征.同时,采用二巯基辛酸为修饰剂,得到了性能优良的水溶性CdS纳米棒.