[00313912]过渡金属及其化合物纳米材料的可控合成、微结构及相关特性
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类型：
非专利
技术成熟度：
已有样品
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完全转让
联系人：
国网大武口公司
所在地：宁夏回族自治区石嘴山市
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技术详细介绍
1999年初，针对纳米材料研究领域亟待解决的问题与面临的挑战，如：由于制备技术不足，导致纳米材料的形貌与微结构对其性质影响的研究进展缓慢；经典磁学理论和模型缺少精确满足模型所需纳米材料样品对其进行验证；难以可控制备与组装三维和复杂结构纳米材料等问题，团队以ZnO纳米材料、铁系金属及其化合物为主要研究对象，通过引入表面修饰剂与界面组装分子，设计合成特定尺寸和形貌的纳米材料，对纳米材料的形成机理、形貌、表面态及微结构控制对产物光学、磁学等性能的影响等开展了一系列深入细致的研究，发展了相关单分散纳米材料制备方法学；验证并修正了经典磁学模型和理论，发展了介观磁学理论，通过对纳米材料微观结构的调控实现了对宏观性质的控制，为构建新颖结构、特殊性质的功能纳米材料开拓了新途径。主要科学发现如下：发展了单分散氧化锌纳米材料(颗粒、纳米线／棒、纳米管等)的制备方法学，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；提出了氧化锌颗粒在聚乙烯吡咯烷酮(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激子所致。通过对微观结构的调控实现了对宏观光学特性的控制，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。发展了可控定向构筑准一维铁系金属及化合物微纳米材料的新合成方法，提出了相应的形成机理，并成功地将该方法推广到其他过渡金属及化合物纳米材料的制备，发展了准一维微纳米材料制备的方法学。精确制备出满足Aharoni一维球链模型要求的样品，验证了其理论的正确性；并且对经典的Neel-Brown公式在纳米尺度下的磁翻转行为进行了实验验证和理论修正。此外，提出了原子尺度下研究材料的原子排列、成份、局域应变分析的定量电子显微学理论模型，为从原子层次理解粒子磁性起源以及对磁存储和催化等领域的应用提供了借鉴。提出和发展了基于晶体结构和选择修饰剂的导向特性，设计和实现了新的无机功能微、纳米材料的可控定向构筑；揭示了特定结构对物性调控的影响规律，为优化功能导向的构筑、提高相关功能材料的物性提供了科学依据。相关工作被美国科学院院士Paul Alivisatos、纳米领域著名学者王中林等在多篇综述文章中给予了肯定和认同，并被Asia Nature Materials等作为highlight多次报道。该项目在过渡金属及其化合物纳米材料的可控合成、微结构及相关特性方面的研究取得重要进展，8篇代表作共被SCI他引1077次，其中4篇论文入诜Web of Science Highly Cited Papers；20篇主要论文共被SCI刊物他引1887次。相关成果在国际材料、化学和物理领域的重要刊物如《Adv．Ma-ter．》、《J．Am．Chem．Soc．》、《Phys．Rev．Lett．》等发表SCI收录的论文160余篇，受邀在国际会议上做大会报告和邀请报告20余次，获发明专利5项。2006年获茅以升科学技术奖1项、2010年获教育部自然科学奖一等奖。基于上述成果，培养全国优秀博士学位论文获得者1名，北京市优秀博士学位论文获得者2名。
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