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晶体生长

简介

对于形貌及尺寸可控的纳米晶体合成，是纳米材料研究热门领域。在合成中，对纳米晶形貌调控及其功能化是其实现应用的关键所在。研究者们希望能实现对纳米晶生长过程的控制并在预期阶段停止,从而得到可控尺寸、形态、结构和组成确定的纳米晶。

纳米晶主要包括金属纳米晶、氧化物纳米晶和量子点，量子点是尺寸小于10nm的半导体纳米晶。经典的形核长大理论认为，纳米颗粒的生长主要有两种机制：表面反应机制和单体扩散机制。

应用案例

金枝晶在室温溶液中生长过程原位观察，液层厚度100nm.

金枝晶在室温溶液中生长过程原位观察，液层厚度100nm

流体流动及扩散对晶体生长形貌影响观察.

我们直接可视化 MOF 蚀刻过程。首次确定了出乎意料的纳米气泡稳定性控制 ZIF-67 向多孔或层状钴过渡金属氢氧化物 (Co-TMH) 的转化机制。由于结构坍塌，MOF 中的空隙迁移并合并形成纳米气泡。在慢扩散条件下，纳米气泡缓慢移动，在纳米气泡界面生成Co-TMH簇，进一步有利于内部纳米笼和多孔结构的形成。另一方面，快速扩散导致纳米气泡快速产生、聚集和重塑，从而诱导层状结构形成。

低扩散条件下基于 MOFs 的多孔 Co-TMH 转化过程方案及过程

基于 MOFs 的 Co-TMH 纳米片在更快扩散条件下的转化过程示意图

流体流动及扩散对晶体生长形貌影响观察

Xiao L, Wang G, Huang X, et al. Efficient CO2 reduction MOFs derivatives transformation mechanism revealed by in-situ liquid phase TEM[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2022, 307: 121164.

二位材料液相合成新生长模式的发现：三维生长和原子层剥离

液相电子显微镜 (TEM) 用于在原子尺度上跟踪溶液中 In₂O₃ 超薄纳米片的形成。这一观察表明，少量原子层纳米片的形成经历了从 InCl₃.3H₂O 到 In(OH)₃ 再到 In₂O₃ 的复杂相变过程。有趣的是，中间的 InCl₃.3H₂O 纳米片可以通过一层一层地生长，也可以通过前体溶液中的应变驱动生成。此外，原位 TEM 结果和密度泛函理论 (DFT) 计算表明，油胺负责自剥离过程。这些发现可以提供原子级的洞察力了解二维纳米材料如何在溶液中生长和转化。