科学家研制新方法 可控制合成材料的形状
时间:2017-12-07

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  据美国物理学家“网络报”11月16日报道,美国科学家已经开发出一种新的材料合成方法,以更好地控制合成材料的几何结构和化学成分,用这种方法合成的新材料如果能很好地结合起来预计将用于制造下一代太阳能电池,催化剂和光子晶体。

  美国能源部Argonne国家实验室纳米材料和能源系统部门的化学家Geoff Dunning开发了一种称为连续渗透合成(SIS)技术的技术,科学家可以使用由嵌段共聚物大分子组成的薄膜作为模板,来制作各种形状和图案的材料。

  这种新方法是原子层沉积(ALD)的延伸,ALD是Argonne国家实验室科学家广泛使用的材料合成方法,可以作为基底表面上的单层应用。但是,SIS不需要像ALD这样的不同纳米材料层进行分层,只需使用嵌段共聚物作为基础。

  根据Darling的说法,这种新方法生产的材料不能通过ALD技术或单独的嵌段共聚物生产,也能更好地控制所制造材料的几何形状和化学性质。

  Dunning解释说,新技术的成功归功于嵌段共聚物的独特化学性质。每个嵌段共聚物由两个化学上不同的亚单元组成,例如一个亚单元可以是亲水性的,另一个可以排斥水,所以嵌段共聚物可以被认为是一对分子双胞胎,其中一个分子在说话,而另一个在静静地听。如果你把这些双胞胎中的许多人放在一个房间里聚在一起,说话的分子就会接近说话的分子,而听的分子会接触到听的分子,但是它们不能完全隔离,而是聚集在不同的房间里角落,正是这个行为使研究人员能够得到他们想要的几何结构。

  使用这种嵌段共聚物作为原始基材,结合新开发的SIS技术,可以形成不同形状(从球形到圆柱形到弯曲形状)的材料。新材料的物理和化学特性取决于嵌段共聚物的化学和结构如何与ALD技术的化学性质相互作用,使研究人员能够比以前更准确地控制材料的合成。但是,尽管存在多种嵌段共聚物,但它们通常不能广泛用作无机材料。 Dinning说,科学家面临的挑战是将这些嵌段共聚物的自组装性能与无机材料的功能相结合。

  研究人员认为,使用SIS技术制造这种材料将有助于提高太阳能电池的效率,降低成本。

  美国生理学家网络报告(英文)

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