中国科研人员首次在实验上观察到金属纳米液滴成核过程

　　从中科院新疆理化技术研究所获悉，该所科研人员首次在实验上观察到金属纳米液滴的成核过程，证实纳米液滴的成核过程远比经典成核过程复杂，相关研究结果于近期发表在《ACS Nano》上。
　　纳米材料的成核、生长是材料和化学科学研究的一个基本过程，该过程能够为设计具有新颖和重要性能的材料提供理论指导。在原子尺度观察纳米材料的成核、生长微观动力学过程则是认识纳米材料生长机制关键，但在实验上很难实现在纳米材料生长的同时对其生长微观动力学过程进行全面和详细记录。
　　相对于固态纳米粒子，纳米液滴的生长微观动力学研究更是缺乏，尽管其生长动力学过程对化学、环境和生命科学研究有重要的意义。在纳米液滴生长研究方面，美国科学家吉布斯(Gibbs)在130年前提出的经典成核理论一直被广泛接受，但对于纳米液滴的生长微观动力学过程目前仍缺少直接的实验证据。
　　据悉，中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室科研人员在前期研究中，利用光化学还原法实现在氧化物SrBi2Ta2O9基底上原位生长金属Bi纳米粒子。研究发现，在电子束激发下被还原的Bi原子首先在固体表面生成一层单原子层厚的膜，然后形成纳米簇，再聚集成纳米液膜，最后通过Stranski-Krastanov生长模型将液膜转化成液滴完成成核过程。
　　此项研究得到国家自然科学基金、中科院创新国际团队、中科院“西部之光”、新疆杰出青年基金等项目资助。

研究人员称，锂硫电池的最大问题在于，含有硫的阴极在电池内部会慢慢溶解，形成一种多硫化物溶入电解质，而这种过程是不可逆的，导致阴极物质越来越少，极大影响了电池寿命。
为克服这个问题，PNNL的研究人员发明了一种称为“有机金属框架”(metal organic framework)的独特的粉末纳米材料，这种框架有多孔特性，能够将硫分子聚集在阴极内部。
PNNL研究员张建明(音)说，“有机金属框架”的作用就是将硫聚集起来，并使其保持在电池阴极内部，进而延长电池寿命。目前，经过PNNL改进的锂硫电池在充放电100次之后，仍能保持89%的能量。