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表面張力的大小、熔融相的粘度是決定納米孔形成的關(guān)鍵因素
來源： 近代物理研究所 瀏覽 580 次 發(fā)布時間:2024-08-16
中國科學(xué)院近代物理研究所材料研究中心與俄羅斯杜布納聯(lián)合核子研究所合作，研發(fā)出一種孔徑小于10納米的固態(tài)納米孔制備新技術(shù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米快報》（Nano Letters）上。
高質(zhì)量固態(tài)納米孔的制備是DNA測序、納流器件以及納濾膜等應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，在無機薄膜材料中制備固態(tài)納米孔的主流方法是聚焦離子/電子束刻蝕。該方法在制備過程中需實時反饋，更適合于單個納米孔的制備。因此，探索孔徑可調(diào)、孔密度可控和無需實時反饋的固態(tài)納米孔快速制備技術(shù)具有重要的科學(xué)意義。
科研人員基于蘭州重離子研究裝置（HIRFL），利用快重離子作用于WO3納米片材料，實現(xiàn)了直接“打孔”的制備方法。同時，科研人員利用分子動力學(xué)模擬對物理機理進行解釋，發(fā)現(xiàn)重離子在材料中的沉積能量會引起材料局域瞬時熔融噴發(fā)，以及熔融相的粘度和表面張力大小是決定納米孔形成的關(guān)鍵因素。
該方法通過改變重離子的電子能損調(diào)控孔徑大小，改變重離子輻照注量調(diào)節(jié)孔密度，使得整個制孔過程一步完成，不涉及化學(xué)蝕刻，具有一定的普適性和應(yīng)用潛力。
該工作為重離子束應(yīng)用于固態(tài)納米孔制備開辟了新途徑，并為解釋重離子在固體材料中潛徑跡形成的微觀機理提供了重要的理論依據(jù)。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等的支持。