第四次作业 -王军.pptVIP

材料制备方法 王军 201211534 气相生长 自组装 模板 无模板 硬模板 * 气相生长：vapor growth，通过气相中的原子(或分子)在结晶界面上不断沉积实现晶体生长的方法。包括化学气相沉积和物理气相沉积。 化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 ① Paley, M. S.; Frazier, D. O.; Abeledeyem, H.; McManus, S. P.; Zutaut, S. E. J. Am. Chem. Soc. 1992,114, 3241-3251. 主要内容：实验结果验证了丁二炔的聚合物理论计算结果所具有的特殊性能。丁二炔1在常温下是一种新型的聚合单体，在气液体和固体中均可聚合，利用气相沉积和紫外照射聚合可以得到该聚合物。（三维非线性光学材料，用于光学切换和四波混合） 单体结晶有针状、立方块、菱形。不易形成非线性光学性能好的薄膜状，即使得到了好的单体，也不能确保它能够发生聚合反应，本实验室计算模拟得到了较好的结果，选出了AM1模型作为该聚合物的模型。很好的预测了丁二炔及其衍生物的特殊性能。作者期望能够使用计算机模拟出更好的模型。 ②Rummeli，M. H. et al. Oxide-Driven Carbon Nanotube Growth in Supported Catalyst CVD. J. AM. CHEM. SOC. 2007 , 129 , 15772 -15773. 主要内容：多层的碳纳米管可能会形成新的工具或者新的性能，理解它们的集结和生长机理对于研究它的应用很有必要。催化粒子研究机理的突破使得催化粒子生长方法的研究更为广泛。HRTEM的研究确定了气相沉积法可以在过渡金属上生长碳纳米管。最近的研究证明了氧基活性物质可以在空气中加热来催化碳纳米管的生成。作者的研究表明碳纳米管的生长是发生在氧基活性物质的表面而不是催化粒子里。 TEM验证了上述理论 所谓自组装（self-assembly），是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。 自组装过程并不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是若干个体之间同时自发的发生关联并集合在一起形成一个紧密而又有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用。 自组装技术简便易行，无须特殊装置，通常以水为溶剂，具有沉积过程和膜结构分子级控制的优点。可以利用连续沉积不同组分，制备膜层间 二维甚至三维比较有序的结构，实现膜的光、电、磁等功能，还可模拟生物膜。 ①Lee, B. H.; Ryu, M. K.; Choi, S.Y.; Lee, K.H.; Im，S.; Sung, M. M. J. AM. CHEM. SOC. 2007 , 129 , 16034 -16041. 试验方法：用硅胶板做自组装模板，硅胶板通过脱脂、硝酸浸泡、氨水浸泡、盐酸浸泡，最后用去离子水洗涤，最后在N2保护下去除杂质覆盖表面一层氧化物层。 原子沉积：氧化的硅基板放在原子沉积系统中，分子沉积：用TiO2负载的硅胶板在150-200℃的ALD室里沉积。检测方法为TEM和XPS等。 分子单层沉积和原子单层沉积得到的有机多层纳米薄膜的TEM，白色的是有几多分子层，黑色的是二氧化硅层。 主要内容：有机-无机复合薄膜因其兼具无机物和有机物的优良特性而引起关注。复合材料具有无机物稳定的光学性能、电学性能和磁学性能，具有机物的结构可变性。 作者提出了一种气相层层生长的自组装有机多层薄膜的生长方法。目前的分子沉积过程，烷基硅氧在真空条件下重复吸附自组装多层烷基硅烷。该法是一种自我限制的层层生长的方法，和原子单层沉积方法很好的兼容。自组装薄膜表现出好的热力学和机械稳定性，以及特殊的电学性能。分子单层沉积比原子单层沉积好控