过渡金属及其化合物纳米材料的可控制备、微结构及特性研究
| 项目名称： | 过渡金属及其化合物纳米材料的可控制备、微结构及特性研究 |
| 推荐单位： | 工业和信息化部 |
| 项目简介： | 本项目属于材料物理与化学、无机非金属材料、金属纳米材料研究领域。 以ZnO纳米材料、铁系金属及其化合物为主要研究对象，围绕不同表面修饰对纳米材料的形成机理、形貌及结构控制对物性的影响等开展了一些深入细致的研究工作，研究了产物的光学、磁学性质的响应机制；通过对微观结构的调控，实现了对宏观性质的控制,获得的规律性结果，为构建新颖结构特殊性质的新型纳米材料开拓了新途径。 主要研究包括： 1. 发展了单分散氧化锌纳米材料（颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管等）的制备方法学，并通过对微观结构的调控实现了对宏观光学特性的调控。给出了氧化锌纳米材料黄绿光发光带源于氧缺陷的实验证据，提出了氧化锌在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰情况下，新的发光机制：强的紫外发射不能归结为带边发光，而是由于修饰后的相对浅势阱和在纳米尺度情况下精细结构劈裂产生的黑子所致的发光机制，为提高氧化锌的发光效率和实现单一短波长发光提供了调控的方向。 2. 发展了一种通用的制备一维链状铁系金属及化合物纳米材料合成的新方法，提出了相应的形成机理，成功地将该方法推广到其它过渡金属及化合物纳米链状材料的制备，发展了一维链状微纳米材料制备的方法学。验证了Aharoni的球链模型的正确性，为后续单畴磁性纳米链状材料磁学理论的发展提供了素材。运用波函数重构方法在亚埃点分辨率、皮米精度定量研究了FePt纳米粒子的原子结构，确定其为正二十面体结构，定量分析了其晶格位移场，提出的基于Pt表层偏聚形成富Fe合金核、富Pt壳层的核壳结构原子模型解释了粒子的表层晶格驰豫现象、优异的抗氧化性能以及高能电子束辐照下良好的结构稳定性。 3. 复杂结构纳米材料的设计、组装及机理探索的研究：利用软模板化学法，结合晶体结构及选择修饰剂特性，设计和实现纳米材料的空间限域生长，实现了特定形貌产物的定向制备和尺寸调控， 为后续开展纳米原型器件的研制奠定了坚实的基础。 本项目从1999年至今，总计发表SCI论文96篇，其中J. Am. Chem. Soc.、Phys. Rev. Lett.、Nano Lett.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Edit.、ACS Nano、Adv. Funct. Mater.、Small等影响因子6.0以上期刊发表论文18篇；影响因子3.0-6.0论文49篇，研究成果受到国内外同行的广泛关注和认同，发表论文被SCI刊物他引2994次，其中2篇论文（J. Am. Chem. Soc., 2002, 122, 14864和Appl. Phys. Lett., 2000, 76, 2901）单篇SCI他引超过200次。本项目8篇代表性论文SCI他引814次，其中2篇获北京青年优秀科技论文一等奖；1篇获1998年－2007年十年间中国最具影响的国际论文，1人获国家杰出青年科学基金资助，1人获茅以升科学技术奖－北京市青年科技奖，培养北京市优秀博士学位论文获得者1人，获2010年度教育部自然科学奖一等奖。 |
| 主要完成人： | 郭林 项目负责人，提出本项目的关键学术思想、技术路线、实验方案, 创造性地提出和设计了一系列精巧的实验和研究方法，在控制晶化和自组装机理、低维纳米材料的合成及其形状演变机理、金属/化合物复合纳米结构材料等方面取得创新性成果。对所有发现点1-3 做出了创造性贡献，代表性论文：1、2、3、4、8。在该项研究中的的工作量占本人工作量的80%。 杨世和 项目主要参加者，参与提出本项目的关键学术思想、技术路线、实验方案，在单分散ZnO纳米材料制备方法研究、一维金属及化合物纳米材料合成和特性研究方面取得创新性成果。对发现点1和3做出了创造性贡献，对发现点2做出了重要贡献，代表性论文2、3、6、7的通讯作者，代表性论文4、8的第二通讯作者。在该项研究中的工作量占本人工作量的60%. 王荣明 项目主要参加者，参与本项目的关键学术思想、技术路线、实验方案，负责材料的微结构及其与材料的合成、物性相互关系研究，在FePt二十面体定量电子显微学分析、过渡金属氧化物纳米结构分析、纳米材料的微结构及其与性能的相互关系方面取出了创新性成果，对发现点2-3做出了创造性贡献，对发现点1做出了重要贡献。代表性论文5的第一作者、通讯作者，代表性论文3、8的重要作者。在该项研究中的工作量占本人工作量的70%。 陈晋平 项目主要参加者，参与提出本项目有关磁性纳米材料的相关技术路线、实验方案，负责纳米结构的磁性实验和理论分析，在铁系金属纳米材料以及过渡金属化合物纳米材料的磁性研究方面取得创新性成果，对创新点2-3做出了部分创造性贡献，代表性论文8的第二通讯作者。在该项研究中的工作量占本人工作量的60%。 刘晨敏 自2000年跟随郭林教授攻读博士学位，期间参加本项目研究, 承担一维Ni系纳米材料的合成、微结构表征和分析研究，发展了一种简单制备Ni配合物纳米管的新途径，为后续工作的深入开展奠定了基础。对发现点2做出了部分创造性贡献，代表性论文3的第二作者。在该项目研究中的工作量占本人工作量的80%以上。 |
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