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【综述】北京科技大学王荣明团队Small：纳米晶成核生长的原子尺度原位研究

时间：2023-10-15 来源： 浏览：

【综述】北京科技大学王荣明团队Small：纳米晶成核生长的原子尺度原位研究

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纳米晶（包括零维纳米颗粒、一维纳米线/纳米管以及二维晶体）由于尺寸效应而具有独特的物理、化学性质，因此在电子/光电子、能量储存、催化及生物等领域有重要应用。纳米晶的性能主要取决于其晶体结构、形貌以及表界面构型，因此纳米晶的精准设计和制备一直是纳米科学和材料工程领域的热点话题。过去通常采用的试错法制备具有特定晶体结构、形貌和表界面构型的纳米晶，需要付出大量的成本，在一定程度上阻碍了纳米晶的进一步应用。深入了解纳米晶的成核生长机制，以及制备过程中的原子迁移动力学、界面演化和结构相变等，对于有针对性地设计及可控制地制备具有特定结构和性质的纳米晶至关重要。过去，由于表征技术的限制，主要通过实验总结、理论推导和计算模拟来推测原子尺度上纳米晶的成核生长机制。近年来，具有高空间分辨、高时间分辨和高能量分辨能力的原位环境气氛透射电子显微镜（In-situ TEM）实现了纳米晶成核生长行为的原子尺度直接观测，进而在理解纳米晶的成核生长机制方面取得了突破性进展。因此，对In-situ TEM研究气相、液相和固相环境下不同纳米晶的成核生长进行系统深入的讨论、总结和展望是非常必要的。
北京科技大学王荣明 教授团队长期致力于发展基于环境透射电子显微镜的原位、动态、定量表征方法和技术研究，在低维纳米材料的原位生长、反应过程和外场条件下结构演化的原子尺度精确表征及结构影响性质的物理机制研究方面开展了系统的研究工作。近日，王荣明教授团队系统讨论并总结了 In-situ TEM在纳米晶（主要包括纳米颗粒、一维纳米线/纳米管和二维纳米晶）原子尺度成核生长行为的相关研究，着重分析纳米晶成核生长过程中的原子迁移动力学、表界面演化和结构相变的原子尺度机制 （图1），并讨论了反应参数，如温度、气氛和界面相互作用等对纳米晶成核生长行为的影响。同时，作者分析了纳米晶结构精准设计和构筑面临的挑战，并提出可能的解决方案：In-situ TEM的未来在于将更复杂的生长环境和先进的表征方法融合起来，以更深入地理解纳米晶的成核生长过程，并进一步推动高性能功能纳米晶的合理设计和精确构筑。

图1. 纳米晶成核生长机制原子尺度原位研究示意图
反应条件下的原子迁移动力学、表界面构型以及结构相变是影响纳米晶成核生长的关键因素。尽管尚未提出统一的纳米晶成核生长物理模型，但In-situ TEM可提供反应环境下成核生长过程中动态结构演变的详细信息，对于揭示成核生长机制，并进一步指导纳米晶的精准制备具有重要意义，这也是本综述的主要目的。该综述文章发表在知名期刊 Small  上，第一作者为北京科技大学 叶欢宇 博士及 张智宏 副教授，通讯作者为北京科技大学 王荣明 教授。综述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京自然科学基金、北京科技大学青年教师学科交叉研究项目（中央高校基本科研业务费专项资金）、北京科技大学环境透射电子显微镜实验室等支持。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Nucleation and Growth of Nanocrystals Investigated by In Situ Transmission Electron Microscopy
Huanyu Ye # ,  Zhihong Zhang # ,  Rongming Wang*
Small ,  2023 ,  19 , 2303872, DOI: 10.1002/smll.202303872
作者简介

王荣明教授介绍
 
北京科技大学教授，国家百千万人才工程入选者，被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院政府特殊津贴，爱思唯尔中国高被引学者。兼任英国物理学会著名学术期刊 J. Phys. D: Appl. Phys. 杂志的Executive Editor， Prog. Nat. Sci. - Mater.、Rare Metals、IOP SciNotes、Nanomaterials、Nanotechnologies in Construction 等多个国际、全国学术期刊编委，在包括 Nature Catalysis、Science Advances、Physical Review Letters、Advanced Materials 等刊物发表SCI论文280余篇，被引用超过14,000次，H因子为63。
https://www.x-mol.com/university/faculty/228418
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