中科院化學(xué)所在“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)”材料方面取得重要研究進(jìn)展

半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件已經(jīng)給人們的生活帶來(lái)了革命性的變化。發(fā)展納米材料的合成技術(shù)，制備具有納米尺寸的“半導(dǎo)體－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)”材料不僅是合成化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是發(fā)展新型功能納米材料的一個(gè)重要途徑。

    在國(guó)家自然科學(xué)基金委、*以及中科院的資助下，化學(xué)所膠體、界面與化學(xué)熱力學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高明遠(yuǎn)課題組在具有特殊結(jié)構(gòu)和形貌的納米材料的合成發(fā)面開(kāi)展了系列研究工作，曾先后報(bào)道了具有核殼結(jié)構(gòu)的CdTe納米線（Langmuir, 2005, 21, 4205-4210），超長(zhǎng)CdTe納米管（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466，VIP論文）及具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SiO2/Fe3O4磁性微球（Advanced Materials, in press）的制備與性質(zhì)研究。

    zui近，該課題組在系統(tǒng)研究工作基礎(chǔ)上，與國(guó)家納米中心的唐智勇教授及北京交通大學(xué)光電子技術(shù)研究所聯(lián)合報(bào)道了納米尺寸的Cu2S-In2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的制備與形貌控制機(jī)理研究（J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13152-13161）。他們證明了導(dǎo)體硫化銅納米顆?？梢源呋蚧熂{米晶體的生長(zhǎng)，形成具有“半導(dǎo)體－半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)”的納米材料，而類似的催化作用之前只在金屬類納米顆粒中被觀察發(fā)現(xiàn)。他們的研究還表明在硫化銦納米材料的形成過(guò)程中，由銅、銦前體化合物與反應(yīng)介質(zhì)十二硫醇的相互作用所導(dǎo)致的凝膠化現(xiàn)象可直接影響納米材料的晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。據(jù)此，通過(guò)對(duì)凝膠化過(guò)程的控制，他們成功地實(shí)現(xiàn)了具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的火柴形及淚滴形的Cu2S-In2S3納米材料以及鉛筆形In2S3納米材料的制備。

    實(shí)際上，納米材料的液相合成一般都離不開(kāi)表面配體的參與，而表面配體分子發(fā)揮作用的前提是可以與納米材料中的金屬離子形成足夠強(qiáng)的配位作用，以硫醇類的表面配體為例，大量的實(shí)驗(yàn)工作都證明它們可以同金屬離子形成復(fù)雜的絡(luò)合物（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466; Chem. Mater., 2004, 16, 3853- 3859），而在有機(jī)介質(zhì)中，這種絡(luò)合作用往往可以導(dǎo)致體系的凝膠化。因此，利用表面配體與金屬離子的配位作用所導(dǎo)致的凝膠化對(duì)納米材料的生長(zhǎng)，及得到的納米材料的結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行控制具有重要的普適意義，而且必將成為納米材料合成研究中一個(gè)值得關(guān)注的重要發(fā)展方向。