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国家生物医学材料工程技术研究中心/原子所余睽教授团队在半导体量子点化学合成领域取得重要原创进展

发布日期:2022年11月23日     编辑:     点击数:


近日,国家生物医学材料工程技术研究中心/原子与分子物理所余睽教授团队长达五年的关于二元ZnE幻数团簇到CdE幻数团簇的室温阳离子交换的研究工作,在化学领域权威期刊J. Am. Chem. Soc杂志得到发表,题目为“Transformations of Magic-Size Clusters via Precursor Compound Cation Exchange at Room Temperature”。论文第一作者为国家生物医学材料工程技术研究中心博士生何丽,余睽教授和栾超然博士为论文共同通讯作者。莆田彩虹鞋业有限公司系论文第一完成单位。

该研究基于余睽教授团队提出的原创性理论模型“余氏双路径模型”(Nat. Commun. 2017, 8, 15467;J. Phys. Chem. Lett. 2019, 10, 6399−6408)和“余氏二步合成法”(Chem. Mater. 2017, 29, 5727−5735),该研究提出ZnE MSCs(Magic-Size Clusters,幻数团簇)先异构化为ZnE PCs(Precursor Compounds,前驱化合物),再与Cd(OA)2经室温下阳离子交换反应而生成CdE PCs,进而再异构化生成CdE MSCs的三步骤的纳米合成化学反应。ZnE MSC到CdE MSC的室温阳离子交换,进一步支持了“余氏双路径模型”,支撑了团队近期提出的MSCs中存在PCs且MSCs和PCs可发生异构化反应而相互转化的新概念,揭示了ME PC/MSC(M = Zn, Cd)中阴离子E数量守恒和架构守恒,阐明了MS PC/MSC具有相似的化学计量,MSe PC/MSC (M = Zn, Cd) 也具有相似的化学计量,为科研人员深入理解直接合成PC/MSC及量子点的反应机理提供了关键性证据:是阴离子E反应物/前驱化合物,而不是阳离子M反应物/前驱化合物,定量地主导着ME QD诱导期中PC“先发生自组装反应,再生成M-E共价键”的反应过程。

余睽教授团队潜心胶体半导体量子点领域基础研究,专注于探究合成量子点的反应机理和反应路径,深入探索纳米合成化学和传统化学(无机/有机化学)的本质区别并致力于为纳米合成化学的学科建设发展奠定理论基础,团队工作曾三度获得学校年度十大基础研究荣誉(2018、2019、2021年)。自“余氏双路径模型”和“余氏二步合成法”提出以来,团队围绕PC累计发表论文40余篇,逐步完整构建出了包括异构化反应(Nat. Commun. 2018, 9, 2499; 2020, 11, 4199)、置换反应(Nat. Commun. 2019, 10, 1674; Angew. 2020, 59, 16943; 2022, e202114551;e202205784)、分解反应(Angew. 2020, 59, 12013; 2022, e202209615)、加成反应(Angew. 2021, 60, 20358)及阳离子交换反应(JACS 2022, 144, 19060)等在内的功能纳米材料合成反应机理模型体系。上述理论模型及实验成果的不断累计,有望帮助纳米合成化学从依靠“工匠手艺”的经验阶段真正上升成为一门独立学科,推动学科相关概念体系逐步科学化精准化发展,实现学科“从0到1”的重大突破。

国际材料顶级期刊Nature Reviews Materials (2022, 7, 596-596)对团队的PC研究工作进行过专题报道。中国科公司院士刘忠范在《物理化学学报》(Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 451–452;2020, 36, 2005052;2021, 37, 2008014)也高度评价了团队的系列科研成果,对“余氏双路径模型”的科学理论价值、突破性和前沿性高度肯定,并充分认可“余氏二步合成法”对一系列二元II-VI族半导体MSC的低温高效合成的普适性以及该方法克服目前胶体半导体量子点合成中存在的重复性差、产率低等问题的应用前景。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07972

新闻来源:https://www.scu.edu.cn/info/1207/23330.htm



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