Método de síntese para heteronanoestruturas segmentadas 1D usa ordenação axial induzida por tensão

Heteronanoestruturas segmentadas unidimensionais (1D-SHs) são candidatas promissoras em campos como fotoeletrocatálise (PEC) e termoelétricas. Atualmente, a síntese de 1D-SHs se concentra principalmente em sulfetos e selenetos, com relativamente menos pesquisas sobre materiais de telureto, mas os teluretos têm perspectivas de aplicação significativas em armazenamento de energia e optoeletrônica. No entanto, uma síntese simples e controlada de materiais de 1D-SHs de telureto sempre foi desafiadora.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo acadêmico Yu Shuhong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveu um método para sintetizar 1D-SHs com base na ordenação axial induzida por estresse. Eles também rastrearam as mudanças na energia de estresse e deformação durante a evolução de estruturas ordenadas periódicas usando um modelo de campo de fase contínua.

O estudo foi publicado em Comunicações da Natureza.

Primeiro, os pesquisadores selecionaram nanofios de telúrio (NWs) com alta razão de aspecto como unidades estruturais modelo e os dispersaram em etilenoglicol, com o agente complexante NH₄SCN e uma quantidade estequiometricamente deficiente de íons de prata Ag⁺ adicionado. Então o Te/Ag₂Os 1D-SHs com estruturas segmentadas regulares distintas apareceram rapidamente.

Para verificar suas propriedades, os pesquisadores usaram microscopia eletrônica de transmissão e espectrômetro de raios X de energia dispersiva para observar sua uniformidade segmentada e determinar a distribuição elementar. Os pesquisadores verificaram ainda a natureza bifásica do Te/Ag₂Heteroestruturas segmentadas usando métodos como espectros de difração de raios X, espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons de raios X.

Além disso, por meio de microscópio eletrônico de transmissão de fase líquida in situ, os pesquisadores resumiram que o processo de formação de Te/Ag₂Os 1D-SHs passaram por três estágios de evolução: geração de ilhas, penetração de faixas e ordenação de segmentos.

Explorar a mudança de energia e a distribuição de tensões durante a formação de Te/Ag₂Com os 1D-SHs, os pesquisadores reproduziram os processos de formação, crescimento e ordenação do Ag₂Estruturas da ilha.

Os resultados mostraram que o Ag gerado inicialmente₂As ilhas foram afetadas por tensão de tração radial e tensão de compressão axial, crescendo ao longo da direção radial para formar estruturas de listras mal ordenadas. Subsequentemente, essas estruturas de listras gradualmente evoluem para segmentos periódicos.

Os pesquisadores também sintetizaram uma série de 1D-SHs de teluretos, incluindo materiais como Pd, Cu, Bi, Cd, etc. Além disso, combinando pós-transformações químicas simples, os pesquisadores construíram uma biblioteca de materiais 1D-SHs axiais envolvendo 13 elementos da tabela periódica.

Os pesquisadores também propuseram um método simples de fase de solução para sintetizar 1D-SHs e, combinado com um processo simples de pós-transformação química, obtiveram 25 1D-SHs, incluindo 17 nanoestruturas de nanotubos NW-NW e 8 de nanotubos NW.

Este trabalho não apenas enriquece a biblioteca de materiais de 1D-SHs, mas também fornece uma nova abordagem para a preparação precisa de nanomateriais orientados a funções e a exploração da reconstrução ordenada de heteronanoestruturas.