收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

金纳米线的重离子辐照效应研究

程亚雄  
【摘要】:过去,在重离子与块状材料的相互作用研究中,研究人员得到了大量的实验结果并建立了多种模型用以解释相关的实验现象,为解释材料中缺陷的产生和预测辐射中固体材料的性能变化提供了坚实的理论依据。现今,纳米科学的蓬勃发展促使纳米尺度材料渗透到各个领域,其中亦包括材料辐照领域。作为纳米材料家族中重要的成员,一维纳米材料因其巨大的长径比和较小的空间尺寸特性而得到广泛关注。一维纳米材料按照其结构可分为纳米带、纳米螺旋、纳米管和纳米线四种,其中纳米线是最常见的一维纳米材料。纳米线的一维结构特征使其在能量传输方面有着巨大的应用前景,可用于制作场发射器件、热电器件和光电器件等电子设备[1]。纳米线的结构也决定了其对热的传输与块体不同,热能在块体材料中由热源向材料四周扩散,但在纳米线中热能主要沿纳米线的轴向扩散,其小直径的对热传导的约束使热力学过程延长了。这种热能传输的差异,使得离子辐照在纳米线中产生的热效应与块体材料有所不同,因此,人们开始关注纳米线的重离子辐照效应。目前人们对于纳米线辐照效应的研究主要侧重于陶瓷、半导体和绝缘体纳米线材料[2],对于具有良好导电性的金属纳米线的辐照效应研究并不多,因此研究金属纳米线的辐照效应将有助于理解重离子与金属纳米材料的相互作用的基本过程,进一步揭示辐照损伤效应对一维纳米材料结构的影响。本文通过重离子径迹模板结合电化学沉积的方法制备出不同直径的金纳米线,并利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征所制备纳米线的表面形貌和晶体结构,获得辐照之前的金纳米线形貌和结构信息。利用中科院近代物理所的320kV高电荷态综合实验平台和兰州重离子加速器(HIRFL)提供的重离子对金纳米线进行辐照,完成了不同条件下(种类、能量、剂量和注量率)的纳米线辐照实验。通过对比辐照前后金纳米线的形貌和结构变化获得重离子辐照对金纳米线的辐照损伤,给出了不同直径的金纳米线损伤程度差异,以及离子注量率、种类和能量对金纳米线辐照损伤的影响。研究发现,能量为1.4至4 MeV的重离子束,在高注量率辐照的条件下,使金纳米线的表面变粗糙,并在表面形成了大量的凹坑和凸起结构,这些结构的形成与近表面的峰过程有关。重离子辐照还导致线表面被刻蚀并溅射出纳米尺度的金颗粒。此外,实验还发现相同辐照条件下,重离子在不同直径的金纳米线中引起的辐照损伤也有所差别;不同直径的金纳米线溅射的颗粒的平均尺寸随金纳米线直径的增大而增加。同时,在辐照后的纳米线中还观察到大量的层错四面体(SFT),其尺寸与入射离子在材料中的核能损正相关。能量为几百MeV的快重离子在金纳米线表面会产生较大的凸起颗粒,这些颗粒的粒径在十几至几十纳米的范围内,呈现出锥形和四面体形状。SRIM-2013模拟表明表面凸起颗粒的形成和快重离子在金纳米线中的电子能损有关。快重离子与金中的电子相互作用使电子电离或激发,这些获得能量的电子将通过电子-声子耦合的方式将能量传输给晶格上的金原子形成非弹性热峰导致金纳米线的局部熔化,熔融的金因为体积膨胀而溢出表面并在表面结晶后将形成凸起的颗粒。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 贾建明;孔静;;局部扭转形变下金纳米线的力电响应[J];淮阴师范学院学报(自然科学版);2013年02期
2 卢旭晓;白慧萍;杨光明;谭琳;杨云慧;;金纳米线的制备及其应用[J];材料导报;2007年S3期
3 姚会军;;金纳米线的氧化研究(英文)[J];IMP & HIRFL Annual Report;2008年00期
4 冯文娟;陈莹;;金纳米线拉伸行为的分子动力学模拟[J];山东建筑大学学报;2010年04期
5 陈莹;冯文娟;王凤翔;郭英慧;;不同拉伸应变率下金纳米线拉伸力学行为的分子动力学模拟[J];材料导报;2011年S2期
6 苏轶坤;汤皎宁;姚营;龚晓钟;樊璠;李钧钦;;非水体系中电沉积稀土永磁功能合金纳米线[J];稀有金属材料与工程;2007年08期
7 曾庆明;周耐根;周浪;;金纳米线热稳定性的分子动力学模拟研究[J];中国陶瓷;2008年07期
8 宋超;郝鹏;余幕欣;周文超;陈思唯;吴一辉;;金纳米线与亚波长狭缝结合实现局域场增强研究[J];光子学报;2014年01期
9 刘虹雯,侯士敏,张耿民,申自勇,刘惟敏,吴锦雷,薛增泉,Emmanuel Roy,Kui-Yu Zhang;电化学沉积金纳米线结构及其电学特性[J];物理化学学报;2002年04期
10 吴曌;张云望;杜凯;;模板法交流沉积金纳米线的影响因素[J];强激光与粒子束;2013年08期
11 李云芳;李辉;孙丰伟;高芳;;金纳米线嵌入碳纳米管压缩行为的分子动力学模拟[J];广东化工;2009年10期
12 冯永成;董守安;唐春;;一维金纳米线的自组装研究[J];贵金属;2007年04期
13 潘善林,张浩力,彭勇,王臻,力虎林;模板合成法制备金纳米线的研究[J];高等学校化学学报;1999年10期
14 徐国荣;任凤莲;司士辉;易清风;;模板法电化学共沉积Ni-Mo合金纳米线的研究[J];稀有金属;2007年02期
15 龚晓钟;田鹏;杨宇涛;汤皎宁;;Gd-Co合金纳米线的电沉积制备及磁性能研究[J];稀土;2011年06期
16 李华,徐彩玲,赵光宇,力虎林;非晶Co-Pt合金纳米线有序阵列的制备及其磁学性质[J];物理化学学报;2005年06期
17 龚晓钟;吴振兴;杨宇涛;田鹏;潘良;汤皎宁;;Sm-Co合金纳米线的电沉积制备及磁性能[J];磁性材料及器件;2010年06期
18 关钰;曹冬梅;吴世超;张海黔;;脉冲电沉积法制备Pd-Pt合金纳米线及吸氢性能的研究[J];河北科技大学学报;2011年02期
19 姜国伟,姚连增,晋传贵,何婷,林青,蔡维理,李晓光,姚震;Fe-Co-Ni合金纳米线有序阵列的模板合成与磁性[J];物理化学学报;2003年07期
20 杨咏东;李剑平;张骏;;高密度、直立Co-Cu合金纳米线有序阵列的制备[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2014年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 杨建辉;陈亮;;一维金纳米线结构的催化氧化计算研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
2 王奋英;戴延凤;李前进;赵健伟;;缺陷对金纳米线断裂行为的影响[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
3 李东祥;李春芳;徐洁;侯万国;;溴离子控制的均一金纳米线的制备[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
4 杨丹;;金纳米线SERS活性基底特性研究[A];第十六届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 马亮;Ⅲ-Ⅴ族半导体纳米结构的合成和光电性质研究[D];湖南大学;2015年
2 张艳革;MgO与ZnO基纳米材料的理论研究[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵高斌;纳米铂基催化剂的制备与性能研究[D];北京化工大学;2015年
2 李倩茹;金纳米材料的合成与表面修饰研究[D];青岛科技大学;2015年
3 张瑶瑶;单一金纳米电极的制备及应用[D];安徽师范大学;2015年
4 甘启敏;Au_(93)Pt_7合金纳米线的合成及其对乙醇电催化氧化[D];湖南大学;2016年
5 韩宇;PtAu合金纳米线合成及对甲酸的电氧化性能[D];湖南大学;2015年
6 余亮;超细金纳米线的合成及其SERS性能研究[D];南京大学;2014年
7 程亚雄;金纳米线的重离子辐照效应研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2017年
8 冯文娟;金纳米线拉伸力学性能的分子动力学模拟[D];山东建筑大学;2011年
9 魏志威;微纳加工合成的金纳米线传导特性[D];北京邮电大学;2013年
10 郭树恒;填充金纳米线的单壁碳纳米管力学性能的研究[D];复旦大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 常丽君;金纳米线心脏补丁可提高心肌导电性[N];科技日报;2011年
2 张忠霞;金属也会绝缘,“纳米世界”无奇不变[N];新华每日电讯;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978