《界面自組裝多層納米粒子薄膜的製備、表征及機理研究》是依託上海交通大學，由宋成軼擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：界面自組裝多層納米粒子薄膜的製備、表征及機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋成軼
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米粒子薄膜製備是當前納米自組裝技術研究領域中最具吸引力的分支之一，由於它在光、電、熱等方面有著優異的性能，因此可廣泛套用於現代電子器件、環境能源、信息存儲、生物醫學等領域。然而巨觀控制納米粒子薄膜的性能需要做到能精確調控薄膜內納米粒子的尺寸、組成、空間位置的排布、薄膜表面的微結構乃至薄膜內納米粒子層縱向疊加形式等結構因素。目前國內外對納米粒子界面自組裝局限於在二維同種粒子層組裝，對於不同尺寸、種類等納米粒子在界面有序地縱向分層疊加自組裝成三維層狀粒子薄膜的研究卻未有報導。本項目計畫探索全新的薄膜自組裝機制，合成一系列不同粒子尺寸、種類的納米顆粒縱向分層疊加薄膜。通過研究組裝規律，確立納米粒子屬性、實驗參數和納米粒子薄膜結構形態之間的聯繫，實現精確調控三維多層層狀薄膜內納米粒子尺寸、種類，從而使其巨觀性能可控化，並促進其在電子器件、電催化、光致發熱等領域的廣泛套用。
結題摘要
納米粒子薄膜製備是當前納米自組裝技術研究領域中最具吸引力的分支之一，由於它在光、電、熱等方面有著優異的性能，因此可廣泛套用於現代電子器件、環境能源、信息存儲、生物醫學等領域。然而巨觀控制納米粒子薄膜的性能需要做到能精確調控薄膜內納米粒子的尺寸、組成、空間位置的排布、薄膜表面的微結構乃至薄膜內納米粒子層縱向疊加形式等結構因素。因此本研究立足於三方面研究，即：（1）不同尺寸和種類的納米顆粒縱向分層組裝雙層薄膜的製備及其表征；（2）探索組裝薄膜材料的物理化學性能及其套用；（3）組裝薄膜材料的物理化學性能模型建立和模擬計算。在不同尺寸、種類納米粒子組裝薄膜方面，本研究通過金納米顆粒或石墨烯等碳材料沉積在無塵紙或者其他多孔材料上製備雙層複合薄膜，通過物理或化學修飾複合材料表面，控制材料多種不同的表面形態（相關工作見：Advanced Materials, 2015, 27, 2768–2774; Journal of the American Chemical Society, 2017, 139(36), 12362-12365；Nanoscale, 2017, 9, 19384– 19389）。基於前期對不同組裝薄膜材料全新的理解和探索，以仿生為研究契機，結合貴金屬及石墨烯碳基納米材料的光熱效應，仿造生物體的特殊構造，製備了一系列光、熱等功能性複合材料，並成功地套用於熱能的儲存、傳輸，熱蒸發和表面催化等領域（ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8, 14628–14636; ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8 (1), 772–779）。本課題由前期組裝納米粒子薄膜的製備及其微觀結構對巨觀光電、光熱性能影響研究經驗，已經初步認識並提出了光吸收及光熱轉換機制的模型，具體模擬計算部分發表在（Advanced Materials, 2015, 27, 2768–2774）。詳細的光熱轉換機制涉及到光子與聲子的轉換，具體研究尚在進行，還未發表。本課題旨在實現精確調控三維多層層狀薄膜內納米粒子尺寸、種類，從而使其巨觀性能可控化，並促進其在電子器件、電催化、光致發熱等領域的廣泛套用。
