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区域选择性磁化使能手性半导体异质子

由俞树红教授(USTC)领导的中国科学技术大学团队与唐智勇教授(中国国家纳米科学与技术中心)和爱德华·萨金特教授(多伦多大学)合作,为研究工作提供了新的思路。手性无机纳米材料的研究。研究人员展示了区域选择性磁化策略,从而实现了具有手性活动的半导体异类纳米库。

这项名为“半导体纳米棒中的区域选择性磁化” 的研究文章于1月20日发表在《自然纳米技术》上。

手性是对象与其镜像不可重叠的属性,在物理,化学和生物学领域引起广泛关注。材料中的整脊活性可以通过电和磁跃迁偶极子来调节。迄今为止,手性纳米材料的化学结构已经通过引入手性分子和几何螺旋结构来提供调制,但是这些方法限制了它们的环境不稳定性-手性在光照,加热或苛刻的化学环境下会消失。由于阻碍了朝向表面反应物和电极的电荷转移过程,因此可能导致导电性差。这些限制阻碍了手性材料在各个领域的进一步实际应用。

设计磁光纳米材料提供了通过局部磁场调节电偶极子与磁偶极子之间相互作用的机会,这突显了另一种有希望的手性方法。为了实现这种按摩疗法活性介质,必须在母体纳米材料的目标位置实现磁性单元的生长。一维硫族化物半导体纳米棒因其高的几何各向异性,沿纳米棒的大电偶极矩,易于组成和尺寸调制以及在催化,光子学和电子学中的应用前景广阔而引人注目,可以作为母体材料。然而,大晶格和化学错配的宿主和基序材料之间的外延生长,更不用说区域选择性生长,提出了技术挑战。

为应对这一挑战,研究人员报告了一种双缓冲层工程设计策略,以实现在各种半导体纳米棒上特定位置的磁性材料的选择性生长。作者在每个纳米棒的一个顶点顺序地集成了Ag 2 S和Au中间层,以催化Fe 3 O 4纳米域的定点生长。由于特定位置的磁场,所产生的磁化异质单极体显示出偏转的电偶极矩。这样,在没有手性配体,螺旋结构和手性晶格的情况下,电和磁跃迁偶极子之间的非零相互作用会引发手性化活性,这种现象在调制之外无法观察到。区域选择性磁化策略为设计用于手性和自旋电子学的光学活性纳米材料开辟了一条新途径。

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