基于金属团簇聚合物的功能材料制备技术

时间:2020-05-09 18:02 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

基于金属团簇聚合物的功能材料制备技术

芬兰Jyvaskyla大学和中国厦门大学的研究人员发现了一种新颖的方法,可以用纳米尺寸的34原子银金金属间簇制造出具有功能的宏观晶体材料。簇状材料具有高度的各向异性电导率,在一个方向上是半导体,在另一个方向上是电绝缘体。在厦门对该材料的合成及其电学性能进行了研究,并在Jyvaskyla对该材料进行了理论表征。这项研究发表在2020年5月6日的《自然通讯》杂志上。

采用湿法化学方法,在甲醇和氯仿或二氯甲烷的混合物中加入金、银盐和乙炔ladamantane分子,合成了金属簇。所有的合成都产生了相同的原子结构的34原子银金团簇,但令人惊讶的是,使用二氯甲烷/甲醇溶剂在溶液中形成团簇并生长出由排列整齐的聚合链组成的人类头发般粗的单晶后,引发了聚合反应。

这些晶体在聚合物方向上表现为半导体材料,在交叉方向上表现为电绝缘体。这种行为产生于聚合物方向上的金属-金属原子键,而在交叉方向上,金属簇被一层乙炔ladamantane相互隔离。

利用密度泛函理论对簇状材料进行计算机强化模拟的理论模型预测,该材料在电子激发态下有1.3 eV的能量缺口。这是通过测量光吸收和电导率得到证实的,我们将单晶作为场效应晶体管的一部分安装在一个布局中,它显示了材料的p型半导体特性。沿聚合物方向的电导率大约是交叉方向的1800倍。

“我们很惊讶地发现,聚合物的形成可以通过改变溶剂分子的简单方法来控制。我们发现这个结果可能是幸运的,但我们希望这个结果可以应用于未来设计具有所需功能的分级纳米结构材料,”领导这项实验工作的厦门大学教授郑南峰说。

“这项工作展示了一个有趣的例子,关于如何在自底向上的纳米材料合成中设计宏观材料性能。这种材料的理论建模是相当具有挑战性的,因为我们必须建立一个大规模的模型来解释聚合物晶体的正确周期性。为此,我们受益良多,因为我们可以使用欧洲一些最大的超级计算机。”

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