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南科大化学系本科生杨琦在国际期刊《材料化学》发表研究成果
2019年04月03日 科研新闻 浏览量 : 返回

近日,南方科技大学化学系教授权泽卫课题的2015级本科生杨琦作为第一作者在国际材料化学领域一流期刊《材料化学》(Chemistry of Materials,影响因子: 9.9) 发表了关于以锡纳米晶为模板合成具有带隙可调的锡锗合金纳米材料的研究成果,论文题目为“Facile Synthesis of Uniform Sn1−xGex Alloy Nanocrystals with Tunable Bandgap”。

由于锡锗合金纳米晶在近红外区具有可调的带隙和低毒性,使其在光电器件、生物医学成像、太阳能电池等领域中成为一类极具前景的材料。但是,锗的结晶温度高于300 ℃(锡的熔点仅有230 ℃)、锡与锗之间的晶格位错超过14 %以及二者相容性低于1 %,使得制备高质量的锡锗合金纳米晶存在很大挑战。在过去的十几年中,科研工作者们尝试多种方法去调控锡锗合金的结构与形貌,如外延生长法、脉冲激光熔融法、液相法等,仍无法制备高质量的锡锗合金纳米晶。

权泽卫课题组运用了一种简单温和的方法:通过精细调控Ge2+离子前驱体溶液与已制备的锡纳米颗粒反应,合成带隙可调的半导体锡锗合金纳米晶(0.51 eV至0.71 eV)。使用的锡纳米晶模板可以大大降低反应的成核、结晶和生长的反应能垒。与以前报道的反应温度(约300 ℃)相比,课题组的方法可以在较低的温度下(60-180 ℃)得到锡锗合金纳米晶。课题组深入阐明了从锡到锡锗合金纳米晶的相变机理,清晰揭示了从不均匀核壳结构到均匀合金结构的演变过程。

(a-f)Sn0.18Ge0.82合金纳米晶TEM 和HRTEM图片及其EDS元素分布图(图d-f中标尺为10 nm)。(g-h)不同反应阶段得到的锡锗合金对应的UV-vis-NIR 吸收光谱和带隙计算

杨琦在做实验

杨琦是化学系2015级本科生,毕业后将赴纽约州立大学攻读化学博士学位。杨琦表示,在大一第一个学期,GPA只有2.56,面对专业选择更是不知所措。在学业的低谷期,是权泽卫老师的鼓励重燃了他对化学的兴趣。于是他给权老师发邮件表达了自己想加入他课题组的意愿,由此开启了科研之旅。他希望跟他有相似经历的同学,不要因为一时的低迷而丧气,只要持之以恒,就能够收获成功的喜悦。

杨琦来到课题组的第一个工作,就选择了较难的课题——合成锗纳米晶。由于其结晶温度高达300 ℃,且极易在合成过程中氧化,通过很长时间的探索与配体调控才得以成功制备。杨琦通过大量的文献调研,并与师兄赵西夏(论文的共同第一作者)进行多次讨论,决定通过使用之前课题组合成的锡纳米颗粒为模板,才有了锡锗合金这个课题。他们经过一年多的探索,对文章进行实验数据补充整理和撰写,投稿也历时6个月,撰写30多页的返稿意见,最终才被《材料化学》接收。

该项研究工作得到多项基金的支持,包括国家自然科学基金,深圳市科创委、发改委有关项目经费,南科大科研启动经费和校长基金,以及广东省大学生科技创新培育专项资金(“攀登计划”专项资金)等。

 

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.8b04153

 

供稿:化学系

主图:丘妍

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