大晶格失配的金属@半导体核壳纳米晶的原位高压诱导相变

　　无机纳米材料的物相、形貌、异质界面等在高压条件的稳定性及相变，对高压下的应用如高压传感器等应用具有重要的科学意义。CdS、CdSe等纳米晶（量子点）在高压下呈现新颖的相变过程并被广泛研究。异质结构纳米晶，尤其是各向同性的量子尺寸核壳纳米晶在高压条件下的相变、异质界面及纳米效应研究具有重要的科学意义，少有报道。北京理工大学结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室张加涛教授团队利用原创性的非外延生长法制备了具有单晶CdS壳层的Au@CdS金属半导体核壳纳米晶（Science 2010, 327, 1634；Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54，3683；Adv. Mater. 2014, 26, 1387；Adv. Mater. 2016, 28, 3094）。他们与Beijing Synchrotron Radiation Facility (BSRF)的李晓东研究员，郑黎荣研究员等合作，对其在高压下的原位相变等进行了深入研究，相关的研究成果发表在2018年的《Journal of the Physical Chemistry Letters》杂志上。 

　　该研究团队通过非外延生长方法制备了具有单晶壳层和原子级清晰界面的Au@CdS核壳纳米晶，为剖析高压条件下物相转变和结构变化提供了很好的材料模型。该研究团队发现在高压条件下，Au@CdS纳米晶的核壳结构和异质界面保持完好，而单晶CdS壳层则由纤锌矿结构转变为岩盐结构。与CdS块体材料和外延生长Au/CdS核壳纳米晶在高压过程中可能存在晶格缺陷对CdS相变的影响不同，Au@CdS核壳纳米晶的CdS壳层相变过程只受外力和异质结构之间的相互作用影响。这些结果为研究异质结构高压相变中大晶格失配的不同物质在纳米尺寸的相互作用具有很重要的科学意义。 

　　该研究利用北京同步辐射装置（BSRF）4W2-高压实验站ADXRD原位表征Au@CdS核壳纳米晶高压相变过程。研究表明纤锌矿CdS单晶壳层的相变压力超过5.0 GPa，远高于块体CdS的相变压力；压力超过7.5 GPa时，纤锌矿CdS单晶壳层完全转变为岩盐结构CdS单晶壳层；继续增加压力至24.2 GPa和卸压后，壳层仍为岩盐结构CdS单晶壳层。在相变过程中，核壳结构和Au核-CdS壳层界面保持完好。结合Raman光谱表征技术发现与块体CdS高压相变明显不同，CdS单晶壳层在相变过程中Raman位移变化与压力不成线性关系，从而证明了Au@CdS结构在高压条件下Au核与CdS壳层存在相互作用且影响CdS单晶壳层相变过程。通过对比Au纳米晶与CdS纳米晶在高压下的变化，发现Au@CdS核壳结构的高压相变过程不同于Au纳米晶和与CdS纳米晶，进一步证明了Au核-CdS单晶壳层的大晶格失配度和界面应力促使了CdS单晶壳层的相变。 

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