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碱土硫系化合物的胶体合成

2022/11/4 15:26:38      材料来源:化合物半导体

美国科学家开发了低能量合成方法,可以控制纳米晶的大小


来自艾姆斯国家实验室和爱荷华州立大学的科学家已经开发出一种碱土硫族化合物的胶体合成方法。这种方法允许他们控制材料中纳米晶的尺寸。他们还能够研究纳米晶的表面化学,并评估相关材料的纯度和光学性能。

 

碱土硫族化合物半导体具有多种可能的应用,如生物成像、LED和热传感器。这些材料还可以用来制造光学材料,如钙钛矿,将光转换为能量。

 

艾姆斯实验室科学家、爱荷华州立大学化学教授John D.Corbett表示,这些新材料之所以引起人们的兴趣,是因为“它们由富含地球的生物相容性元素组成,与更广泛使用的有毒或昂贵半导体相比,这些元素是更有利的替代品。”

 

Vela解释说,科学家用来合成这些材料的最流行技术涉及固态反应。他说:“这些反应通常发生在极高的温度下(900℃以上),需要的反应时间可以持续几天到几周。”

 

另一方面,Vela解释说“溶液相(胶体)化学可以使用更低的温度(低于300℃)和更短的反应时间来进行。”因此,Vela团队使用的胶体方法合成材料所需的能量和时间更少。

 

Vela的团队发现,胶体合成方法使他们能够控制纳米晶的大小。纳米晶体尺寸很重要,因为它决定了某些材料的光学特性。Vela解释说,通过改变粒子的大小,科学家可以影响材料吸收光线的程度。“这意味着我们可以通过改变纳米晶的尺寸来合成更适合特定应用的材料,”他说。

 

据Vela称,该团队的最初目标是合成半导体碱土硫系钙钛矿,因为它们在太阳能装置中有潜在的用途。然而,为了实现这一目标,他们需要对碱土硫族化合物的基本化学有更深入的了解。

 

因此,他们选择关注这些二元材料。

 

Vela说,他们的研究填补了提高科学家对光伏、发光和热电材料理解的需要,这些材料是由地球上丰富的无毒元素制成的。他说:“我们希望我们在这个项目上的发展最终有助于合成更复杂的纳米材料,例如碱土硫系钙钛矿。”

 

Alison N.Roth、Yunhua Chen、Marquix A.S.Adamson、Eunbyeol Gi、Molly Wagner、Aaron J.Rossini和Javier Vela在《碱土硫系纳米晶体:溶液相合成、表面化学和稳定性》一文中进一步讨论了这项研究,并发表在ACS Nano上。

 

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