中科院化學所在“半導體異質(zhì)結(jié)構”材料方面取得重要研究進展

半個多世紀以來，具有異質(zhì)結(jié)結(jié)構的半導體器件已經(jīng)給人們的生活帶來了革命性的變化。發(fā)展納米材料的合成技術，制備具有納米尺寸的“半導體－半導體異質(zhì)結(jié)構”材料不僅是合成化學所面臨的挑戰(zhàn)，同時也是發(fā)展新型功能納米材料的一個重要途徑。

    在國家自然科學基金委、*以及中科院的資助下，化學所膠體、界面與化學熱力學院重點實驗室高明遠課題組在具有特殊結(jié)構和形貌的納米材料的合成發(fā)面開展了系列研究工作，曾先后報道了具有核殼結(jié)構的CdTe納米線（Langmuir, 2005, 21, 4205-4210），超長CdTe納米管（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466，VIP論文）及具有異質(zhì)結(jié)構的SiO2/Fe3O4磁性微球（Advanced Materials, in press）的制備與性質(zhì)研究。

    zui近，該課題組在系統(tǒng)研究工作基礎上，與國家納米中心的唐智勇教授及北京交通大學光電子技術研究所聯(lián)合報道了納米尺寸的Cu2S-In2S3異質(zhì)結(jié)構材料的制備與形貌控制機理研究（J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 13152-13161）。他們證明了導體硫化銅納米顆粒可以催化硫化銦納米晶體的生長，形成具有“半導體－半導體異質(zhì)結(jié)構”的納米材料，而類似的催化作用之前只在金屬類納米顆粒中被觀察發(fā)現(xiàn)。他們的研究還表明在硫化銦納米材料的形成過程中，由銅、銦前體化合物與反應介質(zhì)十二硫醇的相互作用所導致的凝膠化現(xiàn)象可直接影響納米材料的晶體生長動力學。據(jù)此，通過對凝膠化過程的控制，他們成功地實現(xiàn)了具有異質(zhì)結(jié)構的火柴形及淚滴形的Cu2S-In2S3納米材料以及鉛筆形In2S3納米材料的制備。

    實際上，納米材料的液相合成一般都離不開表面配體的參與，而表面配體分子發(fā)揮作用的前提是可以與納米材料中的金屬離子形成足夠強的配位作用，以硫醇類的表面配體為例，大量的實驗工作都證明它們可以同金屬離子形成復雜的絡合物（Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 6462–6466; Chem. Mater., 2004, 16, 3853- 3859），而在有機介質(zhì)中，這種絡合作用往往可以導致體系的凝膠化。因此，利用表面配體與金屬離子的配位作用所導致的凝膠化對納米材料的生長，及得到的納米材料的結(jié)構與形貌進行控制具有重要的普適意義，而且必將成為納米材料合成研究中一個值得關注的重要發(fā)展方向。