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        新型鈣鈦礦納米晶體具有塑料頭發(fā)和二氧化硅的鎧裝
        
			
        
				2019-11-30 09:16:26
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        鈣鈦礦納米晶體有望改善從激光器到發(fā)光二極管(LED)的各種光電器件，但是其耐用性問題仍然限制了該材料的廣泛商業(yè)用途。
        

        佐治亞理工學(xué)院的研究人員展示了一種旨在解決材料耐久性問題的新穎方法：將鈣鈦礦裝入由塑料和二氧化硅制成的雙層保護(hù)系統(tǒng)中。
        

        新型鈣鈦礦納米晶體具有塑料頭發(fā)和二氧化硅的鎧裝
        

        在11月29日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的一項研究中，研究團(tuán)隊描述了一種多步法生產(chǎn)包裹的鈣鈦礦納米晶體的方法，該晶體在潮濕環(huán)境中表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗降解能力。
        

        佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院教授林志群說：“鈣鈦礦納米晶體非常容易降解，特別是當(dāng)它們與水接觸時。“這種雙殼系統(tǒng)提供了兩層保護(hù)，同時允許每個納米晶體保留一個獨特的獨立單元，從而實現(xiàn)了優(yōu)化光電應(yīng)用所需的鈣鈦礦的最大表面積和其他物理特性。”
        

        鈣鈦礦一詞是指材料的晶體結(jié)構(gòu)，通常由三部分組成：兩個大小不同的陽離子和一個介于兩者之間的陰離子。幾十年來，研究人員已經(jīng)測試了將各種化學(xué)物質(zhì)替代到結(jié)構(gòu)中以實現(xiàn)獨特的特性。特別地，包含諸如溴化物和碘的鹵化物的鈣鈦礦可以用作光吸收劑和發(fā)射劑。
        

        在這項由空軍科學(xué)研究所，美國國家科學(xué)基金會，美國國防部減少威脅局和能源部支持的研究中，林的小組研究了一種最常見的鹵化物構(gòu)型，該構(gòu)型是由甲基銨形成的。 ，鉛和溴化物。
        

        他們的過程涉及首先通過在一個簡單的糖分子上生長21個聚合物臂來形成星形塑料分子，從而將其用作“納米反應(yīng)器”。然后，一旦將二氧化硅和鈣鈦礦納米晶體的前體化學(xué)物質(zhì)加載到塑料分子上，化學(xué)反應(yīng)的幾個階段便產(chǎn)生了最終系統(tǒng)。
        

        在星形塑料發(fā)揮其作為納米反應(yīng)器的作用之后，星形組件仍永久地附著在二氧化硅上，幾乎像頭發(fā)一樣，該二氧化硅包裹了鈣鈦礦。然后，毛發(fā)充當(dāng)?shù)谝粚颖Ｗo(hù)層，排斥水分并防止納米晶體結(jié)塊在一起。如果有水流過拒水的塑料發(fā)絲，則隨后的二氧化硅層可提供進(jìn)一步的保護(hù)。
        

        “鈣鈦礦納米晶體的合成和應(yīng)用在過去五年中一直是一個快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，”該論文的合著者，喬治亞理工學(xué)院的前研究生賀彥杰說。“我們的策略基于經(jīng)過精心設(shè)計的星形塑料作為納米反應(yīng)器，可以對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量鈣鈦礦納米晶體的制造進(jìn)行前所未有的控制，這是傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的。”
        

        為了測試這種材料，研究人員在玻璃基板上涂覆了一層封裝的鈣鈦礦薄膜，并進(jìn)行了一些應(yīng)力測試，包括將整個樣品浸入去離子水中。通過將紫外線照射到樣品上，他們發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦的光致發(fā)光性能在30分鐘的測試過程中從未減弱。為了進(jìn)行比較，研究人員還將未封裝的鈣鈦礦浸入水中，觀察其光致發(fā)光在幾秒鐘內(nèi)消失。
        

        林說，新方法釋放了調(diào)整雙殼納米晶體表面特性以增強(qiáng)其在更大范圍應(yīng)用中的性能的可能性。從星形塑料制造新的鈣鈦礦納米晶體的過程也是獨特的，因為它使用了低毒性的低沸點溶劑。未來的研究可能集中在開發(fā)不同的鈣鈦礦納米晶體系統(tǒng)，包括全無機(jī)鈣鈦礦，雙鈣鈦礦和摻雜鈣鈦礦。
        

        Lin說：“我們認(rèn)為這種鈣鈦礦納米晶體將非常有用，可用于制造用于生物成像，生物傳感器，光子傳感器和輻射檢測以及下一代LED，激光器和閃爍體的耐用光電設(shè)備。” “這是因為這些毛狀鈣鈦礦納米晶體具有獨特的優(yōu)勢，包括高缺陷耐受性，較窄的發(fā)射帶和高閃爍效率。”
        
			

			
          
        
			
        
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