南方科技大学化学系教授权泽卫课题的2015级本科生杨琦作为第一作者在国际材料化学领域一流期刊《材料化学》（Chemistry of Materials，影响因子: 9.9） 发表了关于以锡纳米晶为模板合成具有带隙可调的锡锗合金纳米材料的研究成果，论文题目为“Facile Synthesis of Uniform Sn1−xGex Alloy Nanocrystals with Tunable Bandgap”。

由于锡锗合金纳米晶在近红外区具有可调的带隙和低毒性，使其在光电器件、生物医学成像、太阳能电池等领域中成为一类极具前景的材料。但是，锗的结晶温度高于300 ℃（锡的熔点仅有230 ℃）、锡与锗之间的晶格位错超过14 %以及二者相容性低于1 %，使得制备高质量的锡锗合金纳米晶存在很大挑战。在过去的十几年中，科研工作者们尝试多种方法去调控锡锗合金的结构与形貌，如外延生长法、脉冲激光熔融法、液相法等，仍无法制备高质量的锡锗合金纳米晶。

权泽卫课题组运用了一种简单温和的方法：通过精细调控Ge2+离子前驱体溶液与已制备的锡纳米颗粒反应，合成带隙可调的半导体锡锗合金纳米晶（0.51 eV至0.71 eV）。使用的锡纳米晶模板可以大大降低反应的成核、结晶和生长的反应能垒。与以前报道的反应温度（约300 ℃）相比，课题组的方法可以在较低的温度下（60-180 ℃）得到锡锗合金纳米晶。课题组深入阐明了从锡到锡锗合金纳米晶的相变机理，清晰揭示了从不均匀核壳结构到均匀合金结构的演变过程。

（a-f）Sn0.18Ge0.82合金纳米晶TEM 和HRTEM图片及其EDS元素分布图（图d-f中标尺为10 nm）。（g-h）不同反应阶段得到的锡锗合金对应的UV-vis-NIR 吸收光谱和带隙计算

杨琦是化学系2015级本科生，毕业后将赴纽约州立大学攻读化学博士学位。杨琦表示，在大一第一个学期，GPA只有2.56，面对专业选择更是不知所措。在学业的低谷期，是权泽卫老师的鼓励重燃了他对化学的兴趣。于是他给权老师发邮件表达了自己想加入他课题组的意愿，由此开启了科研之旅。他希望跟他有相似经历的同学，不要因为一时的低迷而丧气，只要持之以恒，就能够收获成功的喜悦。

杨琦来到课题组的第一个工作，就选择了较难的课题——合成锗纳米晶。由于其结晶温度高达300 ℃，且极易在合成过程中氧化，通过很长时间的探索与配体调控才得以成功制备。杨琦通过大量的文献调研，并与师兄赵西夏（论文的共同第一作者）进行多次讨论，决定通过使用之前课题组合成的锡纳米颗粒为模板，才有了锡锗合金这个课题。他们经过一年多的探索，对文章进行实验数据补充整理和撰写，投稿也历时6个月，撰写30多页的返稿意见，最终才被《材料化学》接收。

该项研究工作得到多项基金的支持，包括国家自然科学基金，深圳市科创委、发改委有关项目经费，南科大科研启动经费和校长基金，以及广东省大学生科技创新培育专项资金（“攀登计划”专项资金）等。

论文链接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.8b04153

黑磷：厚度依赖的结构稳定和各向异性

近年来，二维纳米材料获得了人们的广泛关注。石墨烯作为第一代二维层状材料已被广泛的应用于各个领域。然而，零带隙和半金属的特性极大的限制了其进一步的应用。二维过渡金属硫化物(TMDs)虽然克服了这些缺憾，然而较大的带隙及较低的电荷运输能力为其应用带来了新的难题。近年来，另一种二维纳米材料黑磷（BP）逐渐被人们所重视。它的带隙性质不仅填补了石墨烯和TMDs材料之间而空白，同时保持了较高的电荷迁移率、较大的光子作用及光电量子产率。特别是，BP独特的褶皱状原子排列导致了其独特的各项异性的物理、化学性质。BP的这些特性使其在光电、催化等领域成为了不可缺少的重要材料。

厚度是影响二维材料性质的重要因素。BP的许多性质（带隙值、能带排列、电荷有效质量、光助氧化性质等）同样依赖于其厚度的变化。事实上，BP厚度依赖的性质变化本质仍是其结构的调控。相邻BP层之间距离，以及层内BP原子排列的微弱变化将极大的改变其层间的电子耦合、电子排布，相应引起电学和光学的改变。而外界压力正是改变BP原子间相互距离、原子排布的有效手段。

左：BP的压力-厚度结构相图；中、右：171 nm和6 nm厚度的两种BP在高压下的晶胞体积及压缩系数。

近期，南方科技大学权泽卫课题组选择了厚度在71 nm和6 nm之间的BP材料，研究厚度依赖的高压下的结构和性质变化。通过高压原位同步辐射X光衍射与拉曼实验发现，不同厚度的BP在高压下的相变序列（A17相到A7相到SC相）与其体材料完全相同，但是相变压力点明显高于体材料，这主要是纳米材料增强的表面能导致的。同时BP的高压结构体现出明显的厚度依赖特性（图1）。特别是在71 nm至13 nm之间，相变压力明显的升高。这表明，在该厚度范围内，BP的厚度的降低将极大的促进其结构稳定性的升高。此外，通过对晶胞参数压缩率（Kl）的计算，发现在3 GPa以下，BP呈现出明显的厚度依赖的各向异性结构压缩，且厚度的降低带来的更为刚性的层间结构。

该工作是BP在高压下系统的厚度依赖结构性质研究。通过总结BP材料厚度依赖的结构相图和各向异性的压缩率，将BP的厚度-压力-结构相互联系，这为可控设计和制造BP器件提供了新的信息和策略。相关工作在线发表在Advanced Electronic Materials（DOI: 10.1002/aelm.201800712）上。

报告人：权泽卫 教授
报告人单位：
报告地点：化学学院第一教室
报告时间：2018年11月22日10:00-11:00
举办单位：纳米生物传感分析吉林省高校重点实验室

主讲人简介：
权泽卫，、于2015年6月从美国回到南方科技大学开展工作，任化学系教授。权教授于2004年在武汉大学基地班获学士学位，于2009年在中科院长春应用化学研究所获博士学位。之后开始在纽约州立大学宾汉姆顿分校做博士后研究工作，于2012年获得美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的奥本海默学者(Oppenheimer Fellow) 荣誉并加盟该实验室。权教授在功能纳米材料领域，尤其是在可控合成、自组装、高压变化及其光学性质等研究方面作出了诸多颇具特色的研究成果。在Accounts of Chemical Research, PNAS, JACS, Nano Letters及Advanced Materials等一流期刊共发表学术论文99篇，引用次数超过6500次，H因子为41。现主持与参与多项国家基金委、科技部及省市级项目。
报告摘要：
　　纳米组装体系是以单个纳米材料为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有有序结构的材料。这样的组装体系可产生新颖的集合特性，而且这种集合特性是与纳米晶体的排列方式及其相互距离紧密相关。本次报告将阐述基于纳米材料表面的有机配体的弱相互作用力建立和发展纳米材料自组装中的新方法和新结构，创造新型的功能自组装体系，实现单个纳米材料在多个尺度范围内（包括纳米尺度、介观尺度、宏观尺度）精确控制的组装，为材料、能源、生命和信息领域提供创新的物质基础。
　　同时，压力作为一项有效的物理手段，可以非常有效地缩短原子之间的距离，进而改变物质的晶体结构、电子状态等本征属性。因此，高压作为新一维度的实验变量，可以调节甚至控制材料的性质变化。此外，高压手段甚至可以用 来捕获许多常压下难以探知到的新奇现象，并有可能把一些高压下的新物质 截获到常压下。因此，高压作为一种有效的手段，在拓展新材料方面具有非常重要的科学意义。课题组将高压手段用于纳米材料的研究，一方面可以从一个崭新的角度来研究纳米材料结构与性质的内在联系，进而深入认识纳米材料的物理本质；另一方面，还有望发现纳米材料新奇的结构和现象，并将高压相截留到常压。