一维分段异质纳米结构的合成方法利用应力诱导的轴向有序

一维分段异质纳米结构（1D-SH）在光电催化（PEC）和热电等领域是有前途的候选者。目前，一维SHs的合成主要集中在硫化物和硒化物上，对碲化物材料的研究相对较少，但碲化物在储能和光电子领域有着重要的应用前景。然而，碲化物1D SHs材料的简单和可控合成一直是具有挑战性的

中国科学院（CAS）中国科学技术大学（USTC）余树红院士领导的一个研究小组开发了一种基于应力诱导轴向有序的合成1D-SH的方法。他们还使用连续相场模型跟踪了周期有序结构演化过程中应力和应变能的变化

这项研究发表在《自然通讯》上

首先，研究人员选择高纵横比的碲纳米线（NW）作为模型结构单元，并将其分散在乙二醇中，加入络合剂NH4SCN和化学计量不足量的银离子Ag+。然后，具有明显规则分段结构的Te/Ag2Te 1D SHs迅速出现

为了验证其性质，研究人员使用透射电子显微镜和能量色散X射线光谱仪观察其分段均匀性并确定元素分布。研究人员使用X射线衍射光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等方法进一步验证了Te/Ag2Te分段异质结构的双相性质

此外，通过原位液相透射电子显微镜，研究人员总结出Te/Ag2Te 1D SHs的形成过程经历了三个阶段的演化：岛生成、条纹穿透和节段有序。

为了探索Te/Ag2Te 1D SHs形成过程中的能量变化和应力分布，研究人员再现了Ag2Te岛结构的形成、生长和有序过程

结果表明，初始生成的Ag2Te岛受到径向拉应力和轴向压应力的影响，沿径向生长，形成较差的有序条纹结构。随后，这些条纹结构逐渐演变成周期性片段

研究人员还合成了一系列碲化物的1D SHs，包括Pd、Cu、Bi、Cd等材料。除此之外，通过结合简单的化学后变换，研究人员构建了一个涉及元素周期表中13种元素的轴向1D SHs材料库

研究人员还提出了一种简单的溶液相合成1D SHs的方法，并结合简单的化学后转化过程，合成了25个1D SHs，包括17个NW-NW和8个NW纳米管纳米结构

这项工作不仅丰富了1D SHs的材料库，而且为精确制备功能导向纳米材料和探索异质纳米结构的有序重建提供了新的途径 More information: Qing-Xia Chen et al, Stress-induced ordering evolution of 1D segmented heteronanostructures and their chemical post-transformations, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47446-7

Journal information: Nature Communications