金屬氧化物微納米晶體晶面可控生長與其特性研究以及納米晶體在生物分子檢測中的應(yīng)用.pdf

1、晶體的各向異性決定了晶體中不同的晶面或取向?qū)憩F(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。因此，具有特定形狀和表面結(jié)構(gòu)的的納米晶體將表現(xiàn)出特定的物理和化學(xué)性質(zhì)，在實際應(yīng)用中發(fā)揮重要的作用。所以，如何實現(xiàn)對納米晶體不同形狀和裸露表面的的可控制備，是本論文的宗旨。 本論文通過對研究體系(主要是金屬氧化物)的晶體結(jié)構(gòu)和晶體生長習(xí)性進行詳細研究的前提下，利用晶體生長的各向異性，設(shè)計了一條在類似室溫離子液體的溶液中通過對晶體表面能的調(diào)控實現(xiàn)納米晶體形狀和

2、晶面可控生長的通用方法體系。即在由有機酸(如油酸)和有機堿(如已二胺)混合得到的類似于室溫離子液體的特殊溶液中(R-COOH+R-NH2()R-COO-+R-NH3+)，通過其中大量的陰陽離子(酸根陰離子和銨根陽離子)與金屬氧化物納米晶體的極性晶面之間較強的靜電吸附作用，有效地降低極性晶面表面的表面能，改變晶體各晶面間表面能高低的相對順序，從而使通常難以裸露的極性晶面得以穩(wěn)定并裸露出來，改變晶體的最終形狀。利用該方法我們實現(xiàn)了各種不同類

3、型金屬氧化物納米材料的形狀控制合成： (1)通過在油酸和有機胺的混合溶液中，即存在大量酸根負離子和胺正離子的環(huán)境中，熱分解醋酸鋅，首次成功得到了全部以極性晶面(0001)和{10-11}作為裸露晶面的發(fā)光材料ZnO微/納米六棱錐結(jié)構(gòu)。ZnO六棱錐結(jié)構(gòu)的合成，不僅進一步豐富了ZnO納米家族，同時{10-11}極性晶面這一非常規(guī)晶面的裸露，為我們進一步開發(fā)與該晶面相關(guān)的新的性質(zhì)和應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。 (2)進一步我們采用室溫陰極

4、熒光(CL)技術(shù)，直接研究了ZnO六棱錐不同晶面{10-11}、(000-1)和{10-10}的熒光性質(zhì)，得到了與晶面相關(guān)的綠帶熒光發(fā)射。通過對不同晶面表面原子結(jié)構(gòu)的研究，我們認為ZnO微-納米晶體的綠帶發(fā)射主要來源于ZnO微-納米晶體表面及表面附近的缺陷。 (3)進一步我們將體系拓展到ZnO基稀磁半導(dǎo)體的晶面可控合成，首次合成了由極性晶面{10-11}和(000-1)裸露的Zn1-x CoxO和Zn1-x MnxO六棱錐狀納米

5、晶體；并表征了稀磁半導(dǎo)體Zn1-x CoxO和Zn1-x MnxO的磁性。磁性分析表明這兩種稀磁半導(dǎo)體在高溫時表現(xiàn)為反鐵磁性，而低溫時表現(xiàn)為鐵磁性。 (4)此外，我們還將該方法拓展到熔鹽型金屬氧化物CoO、MnO體系，首次成功合成了完全由極性晶面{111}裸露的CoO、MnO八面體納米晶體。值得注意的是，尺寸和形貌均一的MnO八面體納米晶體自組裝形成了三維超晶格結(jié)構(gòu)。我們對其可能的形成機理也進行了探討。 此外，我們還與美