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核/壳 纳米颗粒,星球,和宇宙大爆炸

已有 7897 次阅读 2013-4-10 01:27 |个人分类:加国随想|系统分类:科研笔记| 宇宙大爆炸, 纳米

最近经过申诉接收了一篇文章,我是非常高兴滴,趁着这个机会就简单介绍一下我们这篇文章做了啥,以及重点胡侃一下我的胡思乱想 J


提及这个故事,那可要追溯到至少七八年前了。当时试验室刚成立,课题组购置一台电弧放电设备,主要是合成金属纳米颗粒,之前老师在金属所读博士的期间已经和他的那帮师兄弟做了很多这方面的研究。设备主要原理就是在不同气氛下蒸发金属或合金并随即快速冷却,例如在氢气/氩气下蒸发块体铁那就得到的是铁纳米颗粒;在甲烷气氛下蒸发块体铁得到的就是碳包铁纳米颗粒,碳壳来自电弧放电过程中分解的甲烷。在我们拥有电弧设备的时候,国内外很多课题组已经做了大量的相关研究,因此想创新不容易。


那几年合成氧化硅包覆纳米颗粒特别流行,但是几乎都是通过化学方法制备。说实话,我也想跟风做做那方面的研究,可惜当时不具备那个试验条件。后来和一位搞铸造的同学闲聊,我知道他有氧化硅、氧化硼和铁等微米级颗粒,于是我冒出个想法,能否把氧化物和金属粉末压在一起然后用电弧蒸发成原子态,然后快速冷凝,看看能出来什么结构的复合材料。第一次混合氧化硅和铁,压出的块体不导电,后来调节氧化硅的比例,顺利制备出了核/壳纳米颗粒。经过一系列不同氧化物和不同金属的混合,制备出了能有几十种外壳是氧化物内核是金属的核/壳纳米颗粒。这种合成方法简单,并且/壳纳米颗粒无杂质。试验做多了,我发现氧化物和金属不是可以任意选择的,也有一定的规律性,第一篇文章关于氧化硅包钴纳米颗粒的文章发表在Acta Mater. 55 (2007) 3727,其中也提及了我们关于纳米颗粒生长规律的初步想法。我一直觉得这篇文章不错,期刊也不错,可是到目前为止才引用二十多次。这可能是由于Acta Mater.这个期刊本身就定位于传统块体材料,虽然是很好的期刊,但没有多少搞纳米颗粒材料的人去关注。我希望我的想法能得到更多人的认可,因此这几年一直考虑这个问题,希望找个合适的机会再总结和强调一下这个系列的工作,文章目前已经在线发表(J.Phys. Chem. CDOI: 10.1021/jp4015417)。




因为分析表征设备的限制,我没有去尝试合成更复杂的核/纳米颗粒。但我一直思考一些相关或者不相关的问题。比如为什么被蒸发的成分最后形成的是氧化物包金属而不是金属包氧化物?要知道地球的结构大致就是氧化物包着金属核,只是成分更复杂一些,我估计其他的星球也差不多吧 J,那这是不是意味着这种核/壳结构本身就是最稳定的?那宇宙中类似结构的星球又是怎么形成的,是上帝用电弧打出来的?要是这样,我们能不能用电弧放电去模拟一下宇宙大爆炸,然后分析一下微观的纳米颗粒,由小及大去推测一下各星球的成分和结构,行不行?




相关工作:X. F. Zhang, H. Huang, X. L. Dong, Core/Shell Metal/Heterogeneous Oxide Nanocapsules: The Empirical Formation Law and Tunable Electromagnetic Losses. J. Phys. Chem. C. 2013. DOI: 10.1021/jp4015417




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