纳米粒子的控制生长和自组装研究进展.pdf

第3期 无 机 V01 化 学 学 报 17，No．3 2001年5月 CHINESE OFINORGANIC JOURNAL CHEMISTRY May．2001 矿88“哟 ％综述自 4^!ig≈#≈础 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展 李峰胡征景苏郑和根忻新泉+ (南京大学配位化学研究所，介观材料与化学实验室，化学系，南京210093) 由于在纳米器件上有潜在应用，通过化学方法控制的纳米粒子生长，以及纳米粒子自组装的一维、二维和 三维点阵受到人们的广泛关注。本文介绍了近年来纳米粒子的控制生长和组装研究的现状。主要探讨了有机 稳定剂对纳米粒子形状和尺寸控制的影响。含配位基圃和长链烷烃的有机化合物不但可以用作控制纳米粒子 生长的稳定剂，而且可“用作纳米粒子自组装的模扳剂。 关键词 纳米粒子 控制生长 自组装 分类号 0614 纳米科学与技术研究之所以引起世界各国的极大关注，主要是纳米材料具有许多既不同 于宏观物质，又不同于微观粒子的奇特效应，如：量子尺寸效应，表面效应，小尺寸效应和宏观 量子隧道效应等。对纳米材料的这些奇异特性的研究，为人类按照自己的意志探索、设计和开 发各类新型功能材料和器件开辟了一条全新的途径。同时，也伴随着挑战，其制备、研究和应用 具有相当的难度。例如：当纳米粒子的尺寸小于lOnm时，其表面原子数急剧增加，以至达到 1nm时的99％。表面原子的巨大剩余成键能力使纳米粒子处于高能状态，很不稳定，而通常人 们希望纳米粒子的尺寸和形状是可控并且稳定的。由于只有实现了对纳米粒子的有效控制和 组装，才可能进一步将其应用于微电子器件等高科技产品中，纳米粒子的控制生长和组装一直 是纳米材料科学研究中的难点、热点和前沿。 I纳米粒子的控制生长 处于高能量状态的纳米粒子，倾向于相互团聚并长大。环境的变化也可能影响纳米粒子的 生长。因此，常规方法制备的纳米粒子一般为尺寸分布较宽的不规则球形。在纳米粒子的成核 ．生长过程中，如果环境是稳定且均匀的，则有可能得到形状规则的纳米粒子。调节纳米粒子 的成核．生长环境将有助于解决其尺寸和形貌控制问题，这正是化学家所擅长的。已经报道的 控制生长的纳米粒子有球形、棒状、正方形、六边形和三角形等不同形状o 1．1控制生长的球形纳米粒子 在无氧条件下，将二甲基镉(Me：cd)注射到含三正辛基膦(TOP)或氧化三正辛基膦 lA所示)，BawendiM，G．及其合作者成功地合成 甲基硅)【(TMS)：Se])的热溶液中(如Scheme 收穑日期：2000．12．13。收修改稿日期：2001—03．0【o 。 国家自然科学基金资助项目(No ★通讯联系^。 第一作者：李峰．男，37岁．博士研究生；研究方向：纳米tZ：F的控制生长-qm装a 万方数据 ·316 无机化学学报 第17卷 上通过磷配位原子与纳米粒子结合，形成类似油包水型胶束的保护层(如Scheme1B所示)，在 阻止纳米粒子团聚的同时，也为纳米粒子生长提供了一个相对均匀的环境，有利于球形纳米粒 子的生成。由于磷原子与纳米粒子表面的金属离子形成的配位键可以盟著降低纳米粒子的表 面能，纳米粒子的稳定性显著增加。在溶液中加入可以置换TOP(TOPO)并吸附在纳米粒子表 面上的低碳醇(ROH，R=CH，orCH：CH，)，粒径较大的纳米粒子首先聚沉，可以有效分离不同 尺寸的纳米粒子。 rTOP(TOPO) M。二cd!_型骂l 01(TMS)2Se豢 悲肛 L(TMS)2S[(BDMS)ITe (A)