离子迁移谱-质谱技术及其在纳米团簇表征中的应用

纳米团簇具有独特的原子构型、电子结构及新颖的光学、电学和催化性能,是材料领域的热点研究对象之一.原子尺度下纳米团簇结构调控的前提是实现纳米团簇的精准表征.近年来,离子迁移谱与质谱联用技术为纳米团簇表征提供了新手段,根据质荷比、截面数据及结构信息,为深入研究团簇制备过程中尺寸和结构的变化规律提供帮助.本文介绍了离子迁移谱...     

磁性氧化铁纳米粒子制备技术的最新进展

介绍了颗粒磁记录介质的发展现状 ,着重总结 ,分析了磁性氧化铁纳米粒子制备技术最新进展 ,包括了溶胶—凝胶法、共沉淀法、微乳法 ,超临界流体干燥法等最新合成方法。这些方法是合成粒径小于 10 0nm的磁性氧化铁纳米粒子的有效方法     

团簇及其制备检测技术

原子团簇（简称团簇）是几至上千个原子或分子组成相对稳定的聚集体,其性质与单个原子,分子和大块固体均不相同,例如,幻数和壳结构,量子尺寸效应,表面效应和库仑爆炸等,在量子点激光,单电子晶体等,尤其是作为构造单元研制新材料（包括纳米材料）有广泛的应用前景,正为物理,化学和材料科学家共同关注,本文在给出团簇基本概念和研究范畴后,重点讨论了团簇制备方法和表征技术。     

修饰剂对PbO纳米粒子摩擦学性能的影响

用化学方法分别合成了表面为二-十六烷基二硫代磷酸（DDP）单分子层修饰的PbO纳米粒子和油酸（OA）单分子层修饰的PbO纳米粒子,用透射电子显微镜（TEM）表征了它们的形貌,并用四球摩擦磨损试验机比较了它们作为润滑油添加剂的摩擦学行为.结果表明,两种PbO纳米粒子的平均粒径都约为5 nm,且都能起到良好的抗磨效果,由于修饰剂的影响,油酸修饰PbO纳米粒子作为润滑油添加剂能够明显降低摩擦因数,而DDP修饰PbO纳米粒子却不能降低基础油的摩擦因数.     

团簇的制备技术和检测方法

团簇广泛地存在于自然界各种过程，例如，宇宙尘埃的形成和演化，大气烟雾的成核和凝聚，燃烧中元素合成和分解等等。但是，用人工方法制备和检测团簇是团簇研究和应用的基础。人工产生团簇的基本方法可分为两类：物理制备法和化学合成法。按生成条件又可分为真空、气相和凝聚相合成。不同研究目的所采用团簇合成方法也不同。本章重点是介绍几种主要的团簇制备方法和装置，通过典型事例说明其特征和应用。团族的检测方法分在线（原位）和离线分析：如质谱分析是最常用的在线分析，而电镜观察往往是离线的。2·1真空合成2．1．1溅射和二次离…     

原子团簇和团簇物理学

1原子团簇和团簇物理学原子或分子团簇，简称团簇（。ills－ters）或微团族（microclusters），是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子、分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质作简单线性外延或内插得到。因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体之间的物质结构的新层次「”，是各种物质由原子、分子向大块…     

Ar离子轰击对金纳米颗粒团簇的影响

利用兰州重离子加速器国家实验室电子回旋共振离子源（ECRIS）原子物理平台,观测了200nm金膜基底上的金纳米颗粒经288keV的40Ar12＋离子束轰击后的熔化及再生长情况,通过原子力显微镜（AFM）表征和理论分析发现轰击后金纳米颗粒团簇首先熔化为单个金原子,然后自组装生成尺寸更大但尺寸不一的纳米颗粒,表明可在室温下控制纳米颗粒的尺寸。     

颗粒团聚对低浓度纳米流体热性质和热过程的影响

添加纳米颗粒的悬浮液正在成为迅速开发应用中的新型功能流体,并被命名为"纳米流体".颗粒在液体中的随机布朗运动和颗粒表面的吸附促成了颗粒团聚成簇,改变了悬浮液的均匀性,引起悬浮液物性的变异,影响了热过程的特性.提出以纳米颗粒团聚统计平均尺度的团簇表观特征量的解析计算方法,计算简易,物理含义清晰易懂.将悬浮液视作悬浮的开放型多孔结构,成功地按有效介质理论预测团簇分布不均匀的特性影响,这对有意识地筛选纳米流体的匹配具有实际指导意义.     

添加碱性介质对用化学液相还原法制备纳米铁粉的影响

研究了化学液相还原反应制备纳米铁粉过程中碱性介质加入对粒子晶化程度、大小、磁性能以及粒子聚集形态的影响。结果表明，加入碱性介质影响还原反应过程，在其它条件相同时，未加碱性介质所制得的纳米铁粉有一定程度的晶化，且粒子相对较大；而加入适当碱性介质所制得的纳米铁粉为非晶态，且粒子明显小于未加碱性介质时。晶化程度的差别导致两者的磁性能明显不同，并使两者粒子具有不同的微观聚集状态。     

TiO_2纳米颗粒在单晶硅表面的吸附

为了实现亚纳米级超光滑表面的加工,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统,同时研究了加工过程中纳米颗粒与工件表面间的相互作用机理。首先,对实验所用锐钛矿TiO_2纳米颗粒及单晶硅工件表面进行表征测量。然后,用第一性原理的平面波赝势计算方法研究了纳米颗粒胶体射流加工中TiO_2分子团簇在单晶硅表面化学吸附的表面构型结构及其体系能量。最后,开展了TiO_2纳米颗粒及单晶硅工件表面间的吸附实验。实验结果表明:胶体中的OH基团在TiO_2团簇表面及单晶硅表面分别发生化学吸附,在TiO_2纳米颗粒及单晶硅表面吸附过程中形成了新的Ti-O-Si键及化学吸附的H_2O分子。红外光谱实验结果显示:TiO_2纳米颗粒与单晶硅界面间存在新生成的Ti-O-Si键。这种界面间的相互作用证实了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流抛光过程可实现材料去除的化学作用机理。     

富精氨酸多肽-金纳米粒子细胞传输载体合成方法问世

中科院长春应化所电分析化学国家重点实验室孙琳琳等科研人员成功研制了＂富精氨酸多肽—金纳米粒子细胞传输载体合成方法＂。近日,该成果获得国家知识产权局发明专利授权。据专家介绍,生物分子和金纳米的杂交粒子因其生物相容性好、具有独特的光学性质,     

化学合成与机械球磨制备的纳米颗粒润滑性能对比*

机械球磨和化学合成法制备的矿物纳米颗粒在化学组成、粒径分布和颗粒形状等方面存在显著不同,为研究2种方法制备的纳米颗粒对抗磨减摩性能的影响,采用环块式摩擦磨损试验机对比分析不同方法制备的纳米蛇纹石颗粒与纳米高岭土颗粒的摩擦学性能。试验结果表明：粒径为200~800 nm的合成纳米蛇纹石的摩擦因数和磨损量最低,球磨高岭土的摩擦因数和磨损量最大;合成纳米蛇纹石颗粒和有机钼减摩剂（MoDTC）复配能够进一步提高润滑性能,在110~130 ℃温度下,相比纯合成纳米蛇纹石颗粒,复配润滑油的摩擦因数降低约52%,相比MoDTC,复配润滑油磨痕宽度减少约13%;150 ℃试验温度下,合成蛇纹石、球磨蛇纹石、合成高岭土与MoDTC复配促进摩擦表面MoS2的生成,进一步降低摩擦因数;合成纳米颗粒形状圆润,没有尖锐棱角,对摩擦表面犁削作用小,相比球磨颗粒具有更好的抗磨减摩效果。     

利用压电微泵驱动和脉动混合可控合成金纳米粒子

为了合成粒径均一、单分散性好的金纳米粒子,提出一种压电驱动式脉动微混合可控合成金纳米粒子的方法。该方法采用两腔三阀结构的压电微泵作为驱动源,结合Y形微混合器,基于两压电微泵脉动交叉式输出性能来实现多种不同混合模式的可控混合。利用Fluent软件对Y形微混合器内不同流量及频率下的混合效果进行了优化分析,优选出了压电微泵的控制参数。在实验室内设计、制作了用于金纳米粒子可控合成的系统样机,并开展了相应的金纳米粒子可控合成试验。试验结果表明：电压为40 V,频率为300 Hz时,合成的金纳米粒子粒径较为均一,分散性较好,该结果验证了文中所提方法的可行性。此方法亦可应用于其他纳米粒子的可控合成。     

修饰剂对ZnS纳米粒子摩擦学性能的影响研究

合成了粒径约为3nm的二-十六烷基二硫代磷酸（DDP）修饰ZnS纳米粒子和油酸（OA）修饰ZnS纳米粒子,并分别用四球摩擦磨损试验机考察了它们作为润滑油添加剂的摩擦学行为。结果表明,二者都能起到良好的抗磨效果,油酸修饰ZnS纳米粒子作为润滑油添加剂能够明显降低摩擦因数,而DDP修饰ZnS纳米粒子反而使摩擦因数略有升高。     

纳米过渡金属硫化物在摩擦学应用中的研究进展

介绍了过渡层状金属硫化物MX2（M=Mo、W;X=S、Se）的结构和独特的性质,综述了无机类富勒烯过渡金属硫化物纳米材料的摩擦学研究现状和近年来的研究成果。通过对包括纳米颗粒、纳米薄膜在内的纳米硫化物摩擦性能研究的介绍,评述了纳米金属硫化物的抗磨减摩机制,如滚动滑动摩擦机制、化学反应、第三体等,并对纳米摩擦学的表征方法和研究手段进行了总结。最后展望了纳米过渡层状金属硫化物在摩擦学应用中存在的问题及发展趋势。     

纳米铁氧体磁特性及其应用

当铁氧体粒子尺寸小到纳米级会表现出很多独特的性质,磁性能也会发生很大的变化,表现出超顺磁性、矫顽力特性、巨磁电阻效应等。文中研究了纳米铁氧体内部磁畴结构变化,分析了单畴结构对形成其磁特性所起的作用。介绍了基于这些磁特性而研发的各种材料的研究进展及他们在工程领域中的应用。     

原子级光滑表面的制造技术与机理研究

报告中国国家重点基础研究发展计划(973计划)项目《高性能电子产品设计制造精微化、数字化新原理和新方法》中有关于原子级光滑表面制造的基础研究中所取得的进展和阶段性成果.包括CMP的若干关键技术的突破,化学机械抛光的机理研究,CMP中纳米粒子行为的计算机模拟和实验研究. 开展原子级光滑表面制造和化学机械抛光开展的实验研究,理论分析和计算机模拟.内容包括固体磨粒材料的选择,磨粒的表面修饰和分散,磨粒大小和含量的优化;抛光液中氧化剂,络合剂,缓释剂和其它化学助剂的作用机理;抛光压力速度等工艺参数的优化,抛光中纳米粒子的行为以及纳米团簇-硅基体碰撞过程的分子动力学模拟,纳米粒子与基体的冲击实验,抛光过程和二相流动中纳米粒子运动的荧光跟踪观察等.研究结果表明,抛光液中的固体磨粒对抛光中的材料去除和高质量表面的形成具有重要的贡献.减小颗粒的粒径一般有利于改善表面质量,但关键是保证粒子的大小均匀,因为大颗粒容易造成表面划痕或缺陷.通过对固体磨粒的含量和大小尺寸的优化,可以获得高质量的抛光表面、同时保证较高的抛光去除速率.除了固体磨粒外,抛光液中还包含氧化剂,络合剂,缓释剂,以及多种化学助剂.氧化剂与抛光工件表面发生化学反应形成软质钝化层,以便通过抛光垫和磨粒的机械作用加以去除,形成“氧化去除-氧化”的材料去除循环.但钝化层的形成阻碍了氧化反应过程的继续发展,络合剂的作用是与氧化反应产物形成流动性较好的络合物,从而增加了钝化层的化学活性,使氧化反应和材料去除得以继续发展,高品质的抛光液的研制取决与对抛光液中各种化学成分的精心调配和长期的潜心试验.我们在计算机磁头,磁盘基片,硅片和集成电路芯片等化学机械抛光研究中取得了重要的技术进展,研制出多种高品质CMP抛光液,成功地实现了原子级光滑表面的抛光,表面粗糙度和波纹度的参数Ra和Wa的测量值达到或优于国际著名商用抛光液的水平.在硅片抛光中,运用复合螫合和创新性制作工艺等关键技术,成功解决了抛光液循环使用过程中pH值不稳定、使用寿命短等难题.通过对SiO2纳米团簇与单晶硅基体碰撞作用的分子动力学模拟研究了抛光中纳米粒子的行为.模拟表明具有一定动能的纳米粒子与基体的碰撞作用可导致基体变形和非晶化相变,并当粒子速度超过临界值Vcr时通过挤推(extrusion)作用形成撞击坑.临界速度与粒子的入射角度、基体的晶格取向等因素有关.在碰撞过程中纳米粒子的动能大部分转化为基体的变形能和热能,提高粒子动能向基体变形的转化比例,有利于提高材料去除效率.纳米粒子与硅基体的冲击实验中也观察到相似的撞击坑,在基体表层和撞击区域内部均观察到了非晶化相变,在一定程度上验证了模拟结果.此外还利用荧光示踪技术观察了CMP加工抛光液以及二相流动中纳米粒子的运动规律. 有关研究纳米粒子行为的研究是初步的,在分子尺度上模拟了一个粒子的碰撞行为.实际的化学机械抛光过程往往涉及大量固体粒子的碰撞、犁削、磨损与刻划等作用是复合作用,纳米粒子的运动被局限在抛光垫与基体之间的狭窄空间内,粒子行为涉及量子尺度的化学-机械作用耦合和协同,原子尺度的切削与碰撞,介观与宏观尺度的磨损和平整化等跨尺度材料去除过程,这些还需要进行更深入的研究.     

ZnO纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学作用机理

通过实验研究了 Zn O纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学特性 ,提出了作用机理模型。在润滑油中同时加入 Zn O纳米微粒和分散剂可显著改善润滑油的耐磨减摩性能。其作用机理是 ,分散剂吸附在 Zn O纳米微粒团簇表面 ,然后共同吸附在摩擦副表面 ,在剪切力的作用下 ,Zn O纳米微粒团簇分割成更小的单元 ,当载荷继续增大时 ,Zn O纳米微粒处于熔化或半熔化状态 ,从而起到降低磨损 ,减小摩擦的作用     

表面修饰剂的亲油链长度对纳米氟化镧摩擦学性能的影响

以亲油基链长度不同的十二酸二乙醇胺、十四酸二乙醇胺、十六酸二乙醇胺及十八酸二乙醇胺为表面修饰剂,在醇-水体系中制备了4种纳米氟化镧粒子,通过透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、热重仪（TG）研究了纳米氟化镧粒子的形貌及表面修饰情况,利用四球机研究了亲油链长度对纳米氟化镧粒子的摩擦学性能及对基础油感受性的影响。结果表明：随着表面修饰剂烷基链长度的增长,纳米LaF3粒子在基础油中摩擦学性能呈现出逐渐增强的趋势;亲油链越长,纳米粒子在液体石蜡中的摩擦学感受性比500SN基础油中更好。这主要是因为亲油基链的长度影响了纳米粒子的界面活性,而且同系有机酸皂类物质,亲油基碳链越长,其减摩作用也越好;基础油的性质影响了纳米粒子的界面活性。     

含纳米碳酸钙、稀土粒子润滑油的摩擦学性能

采用透射电子显微镜（TEM）观察、测定了纳米碳酸钙、稀土（RE）粒子形貌和粒径；制备了含不同浓度与比例的纳米碳酸钙、稀土复合粒子的润滑油，并在四球摩擦磨损试验机上考察了其摩擦学性能；采用扫描电子显微镜与X射线光电子能谱仪分析了磨损钢球表面的形貌、化学组成。研究结果表明，纳米碳酸钙、稀土粒子的最佳的添加量为0.6%，最佳配比为w（CaC03）：w（RE）=1：1；该润滑油具有优良的抗磨、减摩性能；其抗磨、减摩机理与纳米粒子存在形态以及摩擦化学作用有关。