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郑州大学在抗辐射材料领域取得新进展。
近日，郑州大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究组在国际顶级期刊Carbon (if = 9.594)上发表了题为《电子辐照下碳纳米管、纳米金刚石和碳纳米离子中结构稳定性的原位TEM观察》的原创研究论文。刘雯老师为论文作者，林硕士生为论文第一作者，郑州大学材料科学与工程学院为第一作者及通讯单位。
近年来，随着纳米结构在提高抗辐射能力方面的潜力，越来越多的研究者希望通过在现有的候选核材料中添加碳纳米材料，使新材料具有更高的抗辐射能力和优异的综合性能。研究团队利用原位透射电子显微镜(In-situ TEM)研究了1D多壁碳纳米管(MWCNT)、0D纳米金刚石(nd)和纳米洋葱碳(CNO)的耐电子辐照性能。从形貌、固有缺陷和sp2-sp3杂化三个关键因素探讨了纳米碳材料的辐射损伤机理。通过HRTEM研究发现，不同的碳结构在电子辐照下具有相似的缺陷类型，但表现出不同的结构稳定性。与直径为10~30 nm、长径比为200~2000的MWCNT相比，平均直径为10 nm的nd和CNO在高剂量(2.698 × 1025 e/cm2)和高电流密度(1.66 × 103 A/cm2和3.79 × 103 A/cm2)作用下具有更好的结构稳定性。在固有缺陷的影响方面，通过比较缺陷多和缺陷少的CNO和CNT，发现材料固有缺陷的存在导致了较低剂量下纳米碳材料结构稳定性的下降。
图一？比较不同碳纳米材料在电子辐照下的结构稳定性，D为(002)晶面间距。
sp3结构的ND和sp2结构的CNO的进一步比较表明，在电子辐照下，sp3结构会转变为sp2结构，而sp2结构本身具有更好的稳定性。此外，缺陷的迁移方向可以通过是否存在内部空空洞来改变，这是由纳米碳结构中的辐射感生压力引起的。本研究建立了纳米碳结构材料抗辐射性能的评价标准，为辐射环境下含碳纳米结构复合材料和功能器件的开发提供了合理的结构设计和工程指导。
本工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目和中国博士后科学基金的资助。
来源:郑州大学
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#郑在播#【郑州大学化学学院全光谱发射碳点研究领域取得积极进展】
近日，郑州大学化学学院能源化学研究所卢思宇副教授研究组在全光谱发射碳点研究领域取得积极进展，相关成果发表在《高级科学》杂志上，题为“水热单一反应体系中多色缺失碳点的合理设计”。郑州大学化学学院研究生王博阳为文章第一作者，卢思宇副教授为通讯作者，郑州大学为第一通讯单位。
碳点作为一种新型荧光纳米粒子，因其优异的光学性能、良好的生物相容性、低毒性和易修饰性而受到越来越多的关注。在目前研究的CDs中，具有全光谱发射性质的CDs因其发光可调、应用范围广而引起了人们极大的研究兴趣。这些CDs大多是通过不同的前体、不同的制备方法或柱层析获得的，制备步骤复杂，且大多不在水相中，这可能限制了它们的生物应用。使用相同的前驱体在水相中合成具有高量子产率的全光谱发射CDs是非常重要的。在理论计算的指导下，我们通过改变反应前溶剂的pH值和水热反应温度，成功制备了水相全光谱发射CDs。所制备的CDs的荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光范围(413-635 nm ),表现出优异的双光子发射。本研究提出的尺寸和sp3/sp2杂化比例共同调节荧光发射的机制，为实现全光谱CDs制备的通用化开辟了新的途径。
本研究得到了国家自然科学基金、国家博士后基金、郑州大学杰出青年基金和青年专项基金的资助。
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通过界面原子构型控制石墨烯上准vdW外延GaN薄膜的晶格极性
成就介绍
准范德瓦尔斯(vdW)外延是sp3杂化半导体薄膜在sp2杂化二维(2D)材料上的开创性外延，它提供了一种在没有衬底的情况下实现具有优选原子构型的单晶外延层的方法。不幸的是，直到现在，在六方半导体III族氮化物外延层的情况下，这还没有被实验证实。
鉴于此，近日，北京大学王新强教授、李新正副教授、刘开慧教授(共同通讯记者)首次报道了在石墨烯上外延生长氮化镓(GaN)可以通过操纵界面处的原子构型来调节原子排列(晶格极性)，其中镓和氮极性的GaN薄膜分别被人工C-O表面悬空键上的原子氧预辐照。此外，由于在含有痕量氧的生长环境中形成AlON薄层，AlN缓冲层/中间层导致独特的金属极性，这解释了为什么在那些报道的2D材料上的纤锌矿III族氮化物薄膜总是显示金属极性。通过界面操纵的原子调制为在石墨烯上生长六方氮化物半导体层提供了一种有效的模式，促进了新型半导体器件的发展。
图形阅读指南
图一。层状石墨烯上六方半导体GaN薄膜的外延生长。
图二。六方半导体GaN/石墨烯界面结合构型的理论计算。
图3。石墨烯上外延GaN薄膜界面原子结构的探索。
图4。AlN中间层在上III族氮化物层上的晶格极性反转效应。
文献信息
通过界面原子构型调控石墨烯上准vdW外延GaN薄膜的晶格极性
(板牙。，2021，DOI:10.1002/adma.202106814)
文献链接:网页链接
