我们最近开发出了第一种非侵入性技术,它可以通过等离子体增强暗场 (DF) 纳米光谱在纳米尺度和环境条件下原位追踪材料形貌。[28–30] 在这里,我们利用纳米拉曼和纳米光致发光提供的附加功能对其进行扩展,以研究 MoS 2 中的切换机制。该方法的原理如图 1a 所示。将一个 80 nm 的金纳米粒子 (AuNP) 放置在金基底附近,用白光 (λ ≈ 400–900 nm) 照射,以在 AuNP 内产生等离子体共振 (单模),并在 AuNP 和基底之间的间隔物中产生等离子体共振 (间隙模式)。[31,32] 使用 DF 散射显微镜配置检测共振,间隙模式的波长和强度取决于间隔物的折射率、厚度和几何形状。 [31,32] 使用 AuNP 作为电开关的纳米尺寸(≈ 700 nm 2 )顶部触点 [29,33] 会导致纳米级开关通道内局部出现强场增强。这大大增强了拉曼和光致发光 (PL) 信号,[34] 方便地突出了原本无法检测到的纳米级开关动力学。文献中提出了许多针对 MoS 2 的开关机制,如表 1 所示。这些机制包括硫空位(VS)的迁移[3,9,10]、氧化 MoS 2 中氧的运动[6,12]、电荷捕获和脱捕获[2]、从半导体(2H)到金属(1T')的相变[4,7]、以及金属离子从电极中嵌入[5,13,17,18,20]。我们注意到,所有上述机制都会引起光信号(拉曼,PL)的变化,这些变化可以通过我们的实验能力检测到。特别是,通过透射电子显微镜(TEM)研究的所有 MoS 2 纳米片中都观察到的 VS 密度[36–38]与 ≈ 750 nm 处的 PL 峰[39,40]、MoS 2 的 A/B 激子的强度比[39,41]相关
黑色磷纳米片(BPNSS)由于其独特的物理化学特性而在石墨烯以外的2D材料中是新星。[38–47]在黑色磷(BP)晶体中,不同的BP层通过弱的范德华相互作用堆叠在一起,并且磷原子通过在层中通过SP 3杂交共价键相互联系,在每个phos-Phors-Phorus Atom上留下了一对单独的电子。[48] BPNSS沿扶手椅方向显示出重复的蜂窝结构,并沿着Zigzag方向进行双层布置,从而在BPNS中产生强大的面内各向异性电子和光学特性。[49–51] BPNSS显示了从0.3 eV(bulk bp)到2.0 eV(单层)的厚度依赖性直接带盖的广泛范围。它们的光学响应由激子主导,在几百meV范围内表现出结合能。[52,53]更重要的是,单层BP具有1000 cm 2 v-1 s-1的电荷载体迁移率,而在野外效应晶体管中,良好的ON/OFF ON/OFF比率为10 3-10 4。[54]由于这些令人兴奋的特性,BPNS在光催化,生物医学,能源存储和转换以及电子和光电设备中显示了潜在的应用。[55–61]但是,在环境条件下,BPNS的稳定性较差限制了其实际应用,这主要是因为在氧气和/或水存在下,磷原子化学降解为氧化磷。在不同的钝化策略中,通过共价或非共价方法(方案1)构建异质结构可以帮助获得具有各种架构和功能的基于BPN的异质结构。[62–66]到目前为止,已经证明了不同的方法,例如化学官能化[67-72]和金属氧化物或离子载体质层涂层[73-75],作为改善BPNS环境稳定性的有效方法。基于BPN的异质结构可以提供BPNS的大面积钝化,结合属性
摘要由于它们在广泛的行业中具有独特的特性和潜在用途,因此纳米材料引起了很多关注。在本文中检查了纳米材料及其在环境技术中的许多特征。在本综述中有条理地检查了各种纳米材料,例如纳米颗粒,纳米线和纳米片及其制造技术,例如化学蒸气沉积,溶胶 - 凝胶程序和绿色合成。在水纯化,污染控制和环境修复中使用纳米材料是涵盖的一些关键应用。审查重点关注纳米材料技术的发展,以及如何彻底改变环境问题的解决方式。该分析通过研究最近的研究和进步,提供了纳米材料在可持续环境解决方案中有效应用可持续环境解决方案的见解。关键字:纳米颗粒,环境技术,应用,纳米材料。1。引言通过纳米级的大小和形式修饰的设备和材料的创建,合成,表征和使用都包含在纳米技术中。“ nano”来自希腊语“ nanos”或拉丁语“ nanus”,这两个都暗示着“矮人”。“ Nano”在许多不同的行业中都经常使用,包括产品营销。材料至少小于100纳米(NM)的材料被称为“纳米材料”,它们是纳米技术的基本基础。与微观材料相比,纳米颗粒小得多,尺寸约为109米。纳米材料的特殊物理化学特征固有地依赖于它们的维度和形式,使它们与散装材料区分开来,因为它们的尺寸很小[1]。纳米技术在几乎每个科学技术领域都发现了越来越多的用途。纳米科学的目标是理解原子的排列方式及其在纳米级的基本特征。另一方面,上述信息在原子层修改物质并创建具有独特属性的新纳米材料的现实使用被称为纳米技术。尽管纳米科学提供了基本的理解,但纳米技术利用这种理解来开发具有独特特征的新型材料和技术[2]。
10:50–11:30:休息/电子海报会议 11:30 – 11:40:Andrea Tomadin(意大利比萨大学)O 光激发石墨烯的有效塞贝克系数理论 11:40 – 11:50:Adam Rycerz(波兰雅盖隆大学)O 掺杂石墨烯中的亚 Sharvin 电导和增强散粒噪声 11:50 – 12:00:Argyrios Varonides(美国斯克兰顿大学)O 通过正向偏置石墨烯/n-GaAs 肖特基结中的隧穿实现电子发射理论 12:00 – 12:30:Marcos A. Pimenta(巴西 UFMG 大学)K 旋转双层石墨烯中层内和层间电子-声子过程的共振拉曼增强 12:30 – 12:40:Artur Dobrowolski (Lukasiewicz 研究网络-微电子与光子学研究所,波兰) O 根据 SiC 衬底的拉曼响应确定石墨烯层数 12:40 – 12:50:Karolina Pietak(Lukasiewicz 研究网络-微电子与光子学研究所,波兰) O 通过介电层沉积增强石墨烯相关和衬底相关的拉曼模式 12:50 – 13:00:Jakub Jagiello(Lukasiewicz 研究网络-微电子与光子学研究所) : 13:00 – 13:10: Konrad Wilczynski (华沙理工大学,波兰) O 支撑单层和多层 WS2 纳米片中的声子非谐性 - 第一性原理和拉曼研究 13:10 – 13:20: Christoph Geers (NanoLockin GmbH,瑞士) O 用于分析石墨烯的主动热成像技术 13:20 – 14:20 : 午餐休息 14:20 – 14:50: Joshua A. Robinson (宾夕法尼亚州立大学,美国) K 探索原子极限的金属 14:50 – 15:00: Assael Cohen (特拉维夫大学,以色列) O 一种用于晶圆级高光学质量 TMD 的创新方法 原子通过 MOCVD 技术进行层生长 15:00 – 15:30: Joan M. Redwing (美国宾夕法尼亚州立大学) K 蓝宝石上的 TMD 阶梯定向外延
2D材料令人兴奋,其中构图和原子布置在属性中起着决定性作用。发现新2D材料的潜在途径是从层压的3D相开始。常见的方法是将单个或几个原子层从具有强的化合物中剥落,具有强平面键和弱平面外键。剥落过程是通过机械力或离子交换和渗透肿胀促进的。[1,3,8]这包括均带有范德华或氢键之间的材料,例如石墨,MOS 2,H-BN和金属氧化物。尤其是,针对2D金属氧化物的注意力是由于其吸引人的功能而刺激的,并且富含结构和化学多样性以及电子特性。[9]它们的大量可能的氧化态对于实现较大的伪容量[8]的优势是与碳纤维和硫化物更高的化学稳定性相结合的,这对于增强电极的耐用性是可取的。[10]此外,氧化钛(TiO 2)纳米片具有适合光催化的特征,并允许逐层自组装。[11]仍然,新型合成途径是可取的,同时保持目标功能。除了机械剥落外,选择性蚀刻(也称为化学去角质)已被证明是从层压中层中层次较强的层压父3D晶体合成2D材料的替代途径。旗舰示例是2D MXENES,[5]由M n + 1 x n t z的通用公式描述,其中m是早期过渡金属,x为c和/或n,t z表示表面终止官能团,-o,-o,-oH,-f和cl。[12-14] MXENES通常是由A-Group元素的选择蚀刻来产生的,主要是来自父级最大相位,这是一大批原子层压板,迄今为止有150多个成员。[15]通过选择性蚀刻A层,实验研究已经确定了大约30种不同的MXENE,包括合金MXENES,显示出很高的计量物,用于从能量存储和催化到
HER 动力学缓慢,而 Ni 则具有一些积极特性,例如高导电性、稳定性和相对较高的地球丰度。[1,3] 自 20 世纪 60 年代以来,人们做出了巨大努力来提高 Ni 基电催化剂的催化活性,采用了各种有希望的候选材料,例如镍的氢氧化物、二硫属元素化物、磷化物、碳化物等。[1,4] 通常,可以通过调整催化剂的形貌(例如,生产纳米线、纳米片、纳米颗粒等)来增加活性表面积,以及改善可用活性位点的固有活性(例如,通过合金化、掺杂、缺陷工程等)来增强催化活性。对于镍而言,形成合金是改变形貌和内在活性的常用策略,其中 NiCo、NiFe 和 NiMo 混合物已被鉴定为很有前途的 HER 电催化剂。[2b,4,5] 多组分合金的使用是二元体系的自然延伸,其中已经研究了三元合金,例如 CuAlNi、NiMoFe 和 NiMoW[2b,4],尽管每种金属的作用尚不完全清楚。在常见的 Ni 合金中,NiFe 混合物通常表现出更好的催化性能,特别是,在这些合金中添加 Mo 可以降低起始电位,这是由于有利的氢-金属相互作用和增加活性位点的数量。[4,6] 因此,NiFeMo 合金是最有前途的 HER 电催化剂之一,主要通过热液工艺[7]或电沉积生产。 [8] 合成技术的选择对催化剂的形貌有显著的影响,一般来说,不同的合成技术具有不同的最佳 Ni:Fe:Mo 金属比。此外,这些技术的特点是产量低、材料负载有限,使其在大规模应用中的使用变得复杂。因此,寻找一种能够生产三金属合金的可扩展技术对于氢经济的发展至关重要。溶液前体等离子喷涂 (SPPS) 是一种很有前途的技术,它有可能生产出各种具有适合作为电催化剂的特性的涂层 [9]。因此,在本研究中,我们表明,在等离子喷涂过程中使用含有 Ni、Fe 和 Mo 金属盐的液体前体
附属机构:¹爱尔兰皇家外科医学院 (RCSI) 解剖与再生医学系组织工程研究组,123 St. Stephen's Green,都柏林 2,D02YN77,爱尔兰²先进材料与生物工程研究 (AMBER) 中心,RCSI 123 St Stephen's Green,都柏林 2,D02YN77,爱尔兰。 3 都柏林圣三一学院化学学院、自适应纳米结构和纳米器件研究中心(CRANN)和先进材料生物工程研究中心(AMBER),都柏林 2,爱尔兰 4 都柏林大学物理学院,都柏林圣三一学院(TCD),爱尔兰 5 都柏林圣三一学院(TCD)三一生物医学工程中心,爱尔兰*通讯作者:电子邮件:fjobrien@rcsi.ie 摘要:目前尚无针对中枢神经系统神经创伤的有效治疗方法,但电刺激方面的最新进展表明其在神经组织修复方面有一定前景。我们假设,将导电生物材料结构化整合到组织工程支架中可以增强神经再生的电活性信号传导。导电 2D Ti 3 C 2 T x MXene 纳米片由 MAX 相粉末合成,表现出与神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞的优异的生物相容性。为了实现这些 MXenes 的空间控制分布,采用熔融电写技术 3D 打印出具有不同纤维间距(低、中、高密度)的高度有序的 PCL 微网,并用 MXenes 对其进行功能化,以提供高度可调的导电性能(0.081±0.053-18.87±2.94 S/m)。将这些导电微网嵌入神经营养、免疫调节透明质酸基细胞外基质 (ECM) 中,可产生柔软、支持生长的 MXene-ECM 复合支架。在这些支架上接种的神经元受到电刺激,促进神经突生长,受微网中纤维间距的影响。在多细胞细胞行为模型中,与低密度支架和不含 MXene 的对照相比,在高密度 MXene-ECM 支架上刺激 7 天的神经球表现出显著增加的轴突延伸和神经元分化。结果表明,神经营养支架中导电材料的空间组织可以增强对电刺激的修复关键反应,并且这些仿生 MXene-ECM 支架为神经创伤修复提供了一种有前途的新方法。关键词:组织工程、3D 打印、导电、生物材料、MXene、支架、神经。
已用于机械响应变色聚合物[8–10],而电子转移机制已被用于制造电致发光机器人皮肤。[11] 具有应力可调结构色的软材料也已开发出来,使用水凝胶基质中的定向纳米片或有机双层、聚合物渗透的光子晶体和液晶系统。[4,5,12] 尽管概念验证材料和设备已经成功展示,但目前这些材料在自主和节能的块体设备中的利用受到以下因素的阻碍:诱导颜色变化所需的高能量输入、速度慢、不可逆性以及扩大合成和制造工艺的挑战。与人造设备相比,鱼、鱿鱼和变色龙等动物已经进化出优雅、节能的细胞内结构,可以动态控制颜色,从而进行交流、警告、保护和伪装。 [13–17] 其中一些动物的彩虹色是由一种名为虹细胞的特殊细胞内的层状纳米结构反射光线的建设性干涉产生的。颜色和亮度的变化是通过细胞介导对这些反射结构的层状间距和方向的操控而产生的。例如,霓虹灯鱼只需使用所谓的百叶窗机制倾斜高反射率的鸟嘌呤板,就能将颜色从蓝绿色(≈ 490 纳米)变为靛蓝色(≈ 400 纳米)(图 1 A、B 和电影 S1,支持信息)。[13] 在电刺激虹细胞的驱动下,颜色变化是可逆的,而且速度超快。由于该机制依靠入射光作为动力源,并且反射光线通过建设性干涉得到加强,因此这些动物可以用最少的能量输入产生强烈、动态可调的颜色。人们还广泛探索了堆叠的薄片形式的层状结构,以便对合成材料的性质和功能进行结构控制。受软体动物壳结构的启发,粘土和无机薄片排列成珍珠层的砖和砂浆结构,可用于显著提高聚合物基复合材料的刚度和断裂韧性。[18–22] 除了机械性能外,人们还开发了具有精心设计的薄片取向的结构材料,以提高锂离子电池石墨阳极的充电速率[23],或实现受植物启发的变形结构[24]和软机器人的形状变化。[25] 与许多可以实现的组装过程相比,
通过TAUC图获得的样品的带隙能量值为4.38 eV,具有半导体特性。1。简介石墨烯是一种令人兴奋的材料,具有不常见的两维骨骼,其SP2-杂交碳原子的单个单分子层的六边形结构[1,2]。石墨烯由于其独特的特性[3](例如优秀的电子[4,5,6],热力学和机械性能[7,8],因此引起了许多科学和技术领域的浓厚兴趣。石墨烯具有广泛的应用,例如透明导电?lms,?ELD效应晶体管(FET),水puri?阳离子,储能设备和传感器由于其出色的物理和化学特性而引起的[9、10、11、12、13]。?首先制造单层石墨烯纳米片是通过一种称为Scotch-tape方法的剥落技术[14]和外在化学蒸气沉积。但是,这些方法的缺点是它们不适用于工业生产中的植物制造[15]。使用机械去角质方法合成graphene纳米片,不适用于大规模生产。因此,从结构上与石墨烯结构相似的材料的大规模合成方法的发展吸引了越来越多的研究注意力[16]。GO是一种碳材料,显示出类似于石墨烯的化学,光学和电性能,因为它基于晶烯框架[18]。在1958年,Hummers和Offerman开发了一种合成GO的方法[23]。大规模的石墨去角质的最普遍,最有趣的方法之一是在化学反应中使用活性氧化剂来产生氧化石墨烯(GO),这是具有非导导性亲水性特性的碳材料[17]。然而,GO与石墨烯有所不同,因为牛基官能团(例如环氧基和氧基团)位于GO的基础平面上,少量的羧基和羧基存在于其薄片边缘[19,20,21]。go可以通过几种方法合成[22]; 1859年报道的Brodie方法是?r的第一个方法,其中烟雾3和kClo 3分别用作互嵌剂和氧化剂[1]。此方法使用h 2 so 4用纳米3和kmno 4作为石墨的氧化剂去除角质石墨。与Brodie和Staudenmaier的方法相比,Hummers方法具有一些优势。首先,kmno4作为强氧化剂有助于
该通道是通过电容耦合和在栅极电极上施加适当的偏压来实现的。然而,在传统 FET 架构中,卤化物钙钛矿在室温和低频(尤其是直流操作)下的电流调制具有挑战性,这主要是由于钙钛矿层的混合离子-电子特性。[2] 溶液处理的 FET 通常以累积模式工作,而传统的 Si 基晶体管则以反转模式工作,其中耗尽层将导电通道与半导体块体隔离。为了实现电流的栅极调制和累积模式下的大开关电流比,需要具有低离子浓度的钙钛矿层。在高离子浓度下,如图 1a 所示,无法形成累积通道,因为栅极场被移动离子屏蔽,如图 1b 所示。只有当栅极偏压足够大以至于离子无法完全屏蔽栅极场时,才能观察到场效应电流。因此,形成一个积累层,如图 1c 所示。溶液处理的钙钛矿中可移动离子的浓度估计为 10 25 m − 3 的数量级,[3,4] 导致表面电荷密度为几个 μ C cm − 2,例如甲基铵卤化铅的表面离子密度为 5 μ C cm − 2。[3] 当使用厚度为 200 nm 的典型 SiO 2 栅极电介质(相对介电常数,k = 3.9)时,如此大的密度需要施加大于 300 V 的栅极电压才能感应积累通道,但这是不切实际的,因为它会导致电介质击穿。因此,钙钛矿 FET 中的电流调制主要在低温下实现,此时离子电导率显著降低,或者在高频下使用脉冲模式操作,此时离子无法响应电场的快速变化。[5] 低温或高频操作严重限制了钙钛矿 FET 的实际应用。为了解决这些问题,人们尝试了材料改性,例如合成单晶微板、[6] 准二维纳米片 [7] 或多组分钙钛矿 [8,9]。然而,这些方法可能会损害高通量制造、可重复性或高效电荷传输。因此,减轻或补偿离子迁移率对于实现实用的钙钛矿基 FET 至关重要。在这里,我们建议使用能够诱导大表面电荷密度的介电材料,例如
