在云母晶面上应用“自下而上”和“自上而下”两种途径制造胶原蛋白纳米线阵列

以云母晶体的(001)晶面为基质,以天然Ⅰ型鼠尾胶原蛋白单体溶液为原料,分别考察了蛋白单体受基质规导进行"自下而上"的自组装过程,以及原子力显微镜探针对吸附在基质表面的蛋白膜层进行"自上而下"加工过程:(1)两种制备途径均能加工出结构精确可控的胶原蛋白纳米线阵列;(2)"自下而上"制备途径利用了蛋白单体和基质晶体在界面上互相识别并规范的"反相生物矿化"原理;(3)"自上而下"的加工利用了原子力显微镜接触模式下探针的"分子扫帚"机理。     

在云母晶面上应用“自下而上”和“自上而下”两种途径制造胶原蛋白纳米线阵列

以云母晶体的（001）晶面为基质,以天然Ⅰ型鼠尾胶原蛋白单体溶液为原料,分别考察了蛋白单体受基质规导进行“自下而上”的自组装过程,以及原子力显微镜探针对吸附在基质表面的蛋白膜层进行“自上而下”加工过程：（1） 两种制备途径均能 加工出结构精确可控的胶原蛋白纳米线阵列;（2） “自下而上”制备途径利用了蛋白单体和基质晶体在界面上互相识别并规范的“反相生物矿化”原理;（3） “自上而下”的加工利用了原子力显微镜接触模式下探针的“分子扫帚”机理。     

牛血清白蛋白Langmuir膜控制方解石形成取向生长的球形微晶

本文以生物矿化模型系统为基础，利用LB技术，采用本体交换的方法，制备了牛血清白蛋白(BSA)Langmuir膜，以更加接近生物矿化的方法研究了BSA Langmuir膜对碳酸钙晶体生长的取向、形貌和晶型的控制作用。XRD分析表明晶体为碳酸钙的方解石晶型，且晶体仅沿(104)晶面有取向生长。SEM分析表明结晶初期碳酸钙以球状的晶体存在，随着时间的延长，BSA对晶体形貌的控制作用逐渐减弱，直到完全不起作用，在结晶后期形成菱方形晶体，但晶体生长取向和晶型始终没有发生变化。说明BSA Langmuir膜对碳酸钙的生长取向、晶型和形貌有较好的控制作用。     

牛血清白蛋白LB膜诱导方解石的生长

采用模拟生物矿化的方法,研究了牛血清白蛋白(BSA) LB膜对碳酸钙晶体成核和生长的诱导控制作用。XRD、SEM结果表明：在BSA单层LB膜诱导下,形成形状规则、边缘清晰的多层盘状方解石晶体,且沿(104)晶面取向生长。说明牛血清白蛋白(BSA) LB膜对碳酸钙的形貌、生长取向性有很好的调控作用。     

α-铁纳米线阵列的磁矩分布

在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中, 采用电化学方法制备出α-铁纳米线阵列复合膜. 用透射Mössbauer谱(MS)、内转换电子Mössbauer 谱(CEMS)和微磁学模拟对直径为60 nm的α-铁纳米线阵列进行了内部和端面磁矩分布的研究. 透射Mössbauer 谱的结果表明, α-铁纳米线阵列内部磁矩很好地平行于纳米线长轴方向, 而内转换电子 Mössbauer 谱观察表明, 位于纳米线阵列端面, 磁矩偏离纳米线的长轴方向分布, 由二、五峰的强度计算出平均偏角为24.0°. 另外, 用微磁学模拟方法对不同深度的磁矩分布做了数值统计, 结果表明, 在纳米线内部磁矩严格地平行于纳米线轴, 越趋近两端, 平均磁矩与纳米线轴的夹角越大. 磁性测量结果表明α-铁纳米线阵列宏观磁性表现出很强的磁各向异性.     

取向碳纳米管/硅纳米线复合阵列的制备

在阳极氧化铝模板(AAO)的取向微孔内, 利用化学气相沉积(CVD) 技术首先制备了两端开口高度取向的碳纳米管阵列, 再在碳纳米管中间的孔洞内沉积硅纳米线, 成功制备了碳纳米管/硅纳米线(CNTs/SiNWs)核鞘复合阵列结构. 用SEM, TEM, XRD等仪器分析了CNTs/SiNWs核鞘复合阵列和沉积在碳纳米管孔洞内的硅纳米线的生长特性和晶体结构, 利用I-V关系和Fowler-Nordheim方程研究了其场发射(FE)特性, 用荧光光谱分析仪分析了复合阵列的荧光(PL)特性. 证明了模板法制备的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构可用来制作具有金属/半导体(M/S)特性的纳米PN结, 该复合阵列结构也使SiNWs包覆在CNTs惰性鞘内, 可防止SiNWs在空气中的进一步氧化. 制备出的CNTs/SiNWs核鞘复合阵列结构生长方向高度有序, 直径和长度易于控制, 极少产生其他制备方法中出现的纳米结构弯曲和相互缠绕现象.     

大面积Bi单晶纳米线阵列的制备

在有序的氧化铝模板(AAO)的孔洞中, 采用电化学沉积工艺成功地制备了准金属Bi纳米线有序阵列. 使用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)及高分辨电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行了表征. XRD结果表明, 所制备的铋样品为六方相, 且沿[110]方向有很好的生长取向; FE-SEM图片清晰地说明铋纳米线阵列是大面积、填充率高和高度有序的; TEM的结果显示纳米线直径均匀、表面光滑且长径比大; HRTEM图片中清晰的晶格条纹和选区电子衍射(SAED)结果表明纳米线是单晶.     

碳酸钡单晶微米锥阵列在方解石(104)面上的外延生长

通过液固界面上的溶解-沉淀耦合反应在Ba(NO₃)₂乙醇-水溶液中实现了毒重石晶型的碳酸钡在方解石(CaCO₃)晶体基底上的外延生长, 得到碳酸钡的单晶微米锥阵列. 碳酸钡微米锥的长轴平行于毒重石晶体的[001]方向,同时也与方解石基底[001]晶向相同, 其俯视图为六边形, 具有近似的六方对称性. 随反应时间的增加, 外延生长形成的碳酸钡微米锥的尺寸增加, 但其轴径比逐渐减小. 通过改变乙醇-水混合溶剂中的乙醇含量或者Ba(NO₃)₂浓度也能调控碳酸钡晶体的尺寸和形貌. 随着混合溶剂中乙醇含量与Ba(NO₃)₂浓度的提高, 溶液中BaCO₃的过饱和度增加, 通过外延生长在方解石的(104)表面形成的BaCO₃阵列结构的密集程度逐渐增加, 尺寸逐渐减小, 形貌从微米锥逐渐转变为微米柱状结构. 经过对晶化过程及毒重石和方解石晶体结构分析,提出了在方解石表面外延生长形成的毒重石微米锥单晶阵列结构的形成过程机理: 该过程为界面溶解-沉淀耦合反应的过程,方解石的溶解和毒重石的外延生长过程同时进行, 由于两种晶体在方解石基底的(104)晶面与(001)晶面上具有中高度错配值, 毒重石晶体在方解石的这两个晶面上发生Volmer-Weber型的外延生长, 逐渐形成在靠近基底处包覆有方解石台阶的毒重石微米锥单晶阵列结构.     

液相法制备取向ZnO纳米线阵列的场发射特性(英文)

采用水热合成工艺,在不同条件下制备了不同的一维取向ZnO纳米线阵列样品.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)对样品的晶体结构和形貌等进行了表征,对样品的场发射特性进行了分析和比较,并用Fowler-Nordheim方程对影响ZnO纳米线场发射的因素进行了研究.结果表明,具有较低生长密度分布、较高的长径比和较尖锐生长端的ZnO纳米线阵列样品具有较好的场发射特性.     

单晶Ni纳米线阵列的制备与磁性能

采用恒电流沉积方法, 在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中制备出了具有单晶结构的Ni纳米线阵列. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术对制备的Ni纳米线阵列的形貌及结构进行了表征. 利用振动样品磁强计(VSM)对单晶Ni纳米线阵列的磁性能进行了研究. 结果表明, 单晶镍纳米线阵列的易磁化方向为纳米线轴向, 并且与多晶纳米线相比显示出了更高的矫顽力. 直径为30 nm的纳米线具有较高的矫顽力(8.236×104 A/m)和较高的剩磁比(Mr＝0.94Ms).     

Sb有序单晶纳米线阵列的制备

采用直流电沉积的方法在氧化铝模板（AAM）中成功地制备了Sb单晶纳米线阵列. X射线衍射（XRD）证明所制得的纳米线阵列为(110)取向的六方相Sb.透射电镜（TEM）显示Sb纳米线平滑而均匀,直径40～50 nm,长径比大于1000.选区电子衍射（SAED）结果表明,所制得的纳米丝为Sb单晶丝.场发射扫描电镜（FE-SEM）显示Sb纳米线阵列规则,填充率接近100％.     

Large-area highly-oriented SiC nanowire arrays: synthesis, Raman, and photoluminescence properties

Large-area highly oriented SiC nanowire arrays have been fabricated by chemical vapor reaction using an ordered nanoporous anodic aluminum oxide (AAO) template and a graphite reaction cell. Their microstructures were characterized by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy. The results show that the nanowires are single-crystalline beta-SiC's with diameters of about 30-60 nm and lengths of about 8 microm, which are parallel to each other, uniformly distributed, highly oriented, and in agreement with the nanopore diameter of the applied AAO template. The nanowire axes lie along the [111] direction and possess a high density of planar defects. Some unique optical properties are found in the Raman spectroscopy and photoluminescence emission from oriented SiC nanowire arrays, which are different from previous observations of SiC materials. The growth mechanism of oriented SiC nanowire arrays is also analyzed and discussed.     

Tl_2O_3/聚-N-乙烯基咔唑复合纳米线的研究

微型化是纳米科技发展的关键驱动力之一，然而使用现行的光刻技术生产大规模集成电路器件的技术已经接近极限尺寸（～0．8μm）．1982年STM的研制成功使得在纳米尺寸上进行操作成为可能[1－3]同时，LB技术正在应用于纳米粒子薄膜的制备中[4]．进一步利用Iangmuir单层膜诱导控制     

Tl2O3/聚-N-乙烯基咔唑复合纳米线的研究

Stable monolayers of electropolymerized poly-N-vinylcarbazole (EPVK) and arachidic acid(AA) are obtained on a subphase of alkaline Tl2O3 colloidal solutions. As revealed by the atomic force microscope, there is phase separation in the mixed LB monolayers. Transmission electron microscopic observations reveal that ordered arrays of composite Tl2O3/Epvk nanowires are formed in the mixed monolayers. Formation of the composite nanowire arrays is attributed to the ordered adsorption of Tl2O3 colloidal particles along the polycationic EPVK chains. The composite nanowire array is 3.2nm wide with a spacing of 2.7nm.The composite nanowire arrays can also be formed when pure EPVK is used. Composite LB multilayers of Tl2O3/EPVK nanowire arrays are prepared. The bilayer spacing is 5.54nm.The present study is of importance to the fabrication of inorganic semiconductor/functional polymer composite nanowires.     

金纳米线阵列制备及其光谱特性

利用电化学沉积方法在重离子径迹模板中制备出直径从45 nm到200 nm, 长径比达700的金纳米线阵列, 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对所制备金纳米线的形貌及晶体结构进行分析, 结果表明, 在1.5 V(无参比电极)沉积电压下所制备出的直径为200 nm金纳米线沿[100]晶向具有较好择优取向. 利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对镶嵌在透明模板中平行排列的金纳米线阵列光学特性进行研究, 发现金纳米线直径为45 nm时, 其紫外可见光谱在539 nm处有强烈吸收峰, 随着金纳米线直径增加, 吸收峰红移, 当金纳米线直径达到200 nm时, 其吸收峰峰位移至700 nm. 结合金纳米颗粒相关表面等离子体共振吸收效应对实验结果进行了讨论.     

Size-dependent orientation growth of large-area ordered Ni nanowire arrays

Large-area ordered Ni nanowire arrays with different diameters have been fabricated by the direct current electrodeposition into the holes of porous anodic alumina membrane. The crystal structure and micrograph of nanowire arrays are characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. The results indicate that the growth orientation of Ni nanowires turns from [110] to [111] direction with increasing diameters of nanowires. The mechanism of the growth was discussed in terms of interface energy minimum principle. The size-dependent orientation of Ni nanowire arrays has the important significance for the design and control of nanostructures.     

InSb纳米线阵列的可控制备与光谱表征

采用脉冲电沉积结合阳极氧化铝模板技术制备了不同生长方向的闪锌矿型InSb纳米线阵列. 结果表明, 控制电解液中十二烷基硫酸钠(SDS)的浓度, 可使纳米线的择优生长方向从[400]向[220]方向转变. 利用X射线衍射仪、 场发射扫描电子显微镜、 高分辨透射电子显微镜对所制备纳米线的相组成和微结构进行了表征. 激光拉曼光谱结果表明, 不同生长方向的InSb纳米线阵列的拉曼光谱有明显差异. 与体材料相比, InSb纳米线阵列的红外吸收声子散射峰发生强烈红移, 其吸收带边发生了明显蓝移.     

Controlled growth of semiconducting oxides hierarchical nanostructures

Semiconducting ZnO hierarchical nanostructure, where ZnO nanonails were grown on ZnO nanowires, has been fabricated under control experiment with a mixture of ZnO nanopowders and Sn metal powders. Sn nanoparticles are located at or close to the tips of the nanowires and the growth branches, serving as the catalyst for the vapor-liquid-solid growth mechanism. The morphology and microstructure of ZnO nanowire and nanonail were measured by scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. The long and straight ZnO nanowires grow along [0001] direction. ZnO nanonails are aligned radially with respect to the surface the ZnO nanowire. The long axis direction of nanonails forms an angle of ∼30° to the [0001] direction.     

Thermal breakdown of ZnTe nanowires

As the applications for inorganic nanowires continuously grow, studies on the stability of these structures under high electrical/thermal stress conditions are needed. ZnTe nanowires are grown by the vapor-liquid-solid technique and their breakdown under Joule heating is studied through in situ monitoring in a transmission electron microscope (TEM). The experimental setup, consisting of a scanning tunneling microscope (STM) and a movable piezotube inside the TEM, allows the manipulation of a single nanowire. A voltage applied to the STM tip in contact with a ZnTe nanowire leads to the breakdown of the nanowire into Zn and Te particles or balls which is observed in real time. These balls grow by Ostwald ripening, rendering the surface morphology of the ZnTe nanowire progressively rough. Diffraction patterns along the stem of the wire after the partial breakdown showed substantially smaller lattice spacing compared to 0.35 nm for pristine ZnTe nanowires.