原位TEM构效关联MEMS表征芯片技术揭示了氧化锌纳米线的纳米尺度效应----传感技术实验室

原位TEM构效关联MEMS表征芯片技术揭示了氧化锌纳米线的纳米尺度效应

文章来源：一室 | 发布时间：2021-03-03

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　　近日，传感技术国家重点实验室李昕欣课题组首次采用原位电镜（TEM）观测技术并结合热力学参数测量验证，从原子级层面揭示了氧化锌纳米线纳米尺度的构效关系机理。相关成果以“Quantitative Structure–Activity Relationship of Nanowire Adsorption to SO2 Revealed by In Situ TEM Technique”为题目发表于Nano Letters 21 (2021) 1679-1687（论文网上链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c04481）。并被选为当期的正封面文章。论文的第一作者为博士研究生王雪晴，通讯作者为许鹏程副研究员和李昕欣研究员。该项工作得到了国家重点研发计划“纳米重大专项”（2016YFA0200800）、国家自然基金国家重大科研仪器研制项目（61527818）和中科院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-JSC001）等科研项目的支持。

　　该研究首先采用原位TEM技术实时观察了两种不用尺度ZnO纳米线在SO2气氛下的形貌演变，表明小尺度ZnO纳米线在反应过程中会形成核鞘结构，而较大尺度的ZnO纳米线则没有明显变化。进一步使用该课题组独创的谐振悬臂梁变温微称重法提取了两种ZnO纳米线与SO2作用的焓变值，用定量结果揭示了两种纳米线间存在显著活性差异的热力学原因，提出了ZnO纳米线与SO2反应的构效关系。又用球差校正电镜深入分析了两种样品的原子级差距，观测到小尺度样品的晶格膨胀，进一步证实了其活性提高的合理性。在原位TEM表征所揭示的构效关系指导下，进一步探索了用不同尺度ZnO纳米线对SO2分别进行捕捉禁锢和传感检测的应用。该研究为纳米材料的优化设计和评估提供了新的方法。