本报上海6月9日讯（记者黄辛）最近，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员高濂领导的课题组在无机微/纳晶形貌调控方面取得新进展。研究人员在同一反应体系中通过简单调节表面活性剂的用量，成功实现了氧化亚铜（Cu2O）微晶形貌的连续调控，并阐述了以纳米晶粒为生长单元的非经典结晶过程在微晶形成初始阶段所起的重要作用，提出了定向聚集过程和熟化过程协同作用的晶体生长机理。该工作对理解微/纳晶无机材料的结晶学特点有重要意义，有助于认识微/纳晶无机材料生长的初始阶段，从而更有效调控其尺寸和形貌。这一重要研究结果在国际学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）上以“卷首插画”形式发表。

 

由于纳米材料的性质与形状、尺寸息息相关，裁剪纳米晶/微晶的结构一直是科学研究的热点。目前已经通过大量的研究控制合成了纳米范围或微米范围的多面体结构，比如立方块和八面体。在这些控制合成中，表面活性剂的选择性吸附是这类形貌合成的典型过程。目前，通过一些艺术的合成方法已经制备出大量漂亮的结构，但是精确理解形貌不同材料的形成机制仍是一个巨大的挑战。

 

课题组研究人员选择了氧化亚铜作为研究材料。Cu2O是一种p型半导体，禁带宽度2.17eV。Cu2O有很好的光学性质和磁学性质，可以作为气敏材料、催化材料、太阳能转换材料和锂离子电池材料。目前对Cu2O形貌的控制已经开展了大量工作，已合成出立方块、八面体等，但是在同一体系中制备出一系列的多面体Cu2O还未见报道。

 

研究人员采用低温湿法反应，通过表面活性剂与晶面的作用，最终控制合成了形貌新颖的Cu2O晶体。在油酸作为表面活性剂的研究中，通过改变油酸的量这一单个因素，制备出一系列形貌不同的Cu2O晶体，包括立方块、切角立方块、八面体、切边八面体和菱形十二面体，其中菱形十二面体是一种非常新颖的形貌。研究发现：多面体Cu2O的生长经历了两个不同的阶段，即定向聚集过程和晶体熟化过程，通过控制实验，清楚地研究了上述过程发生的动力学和热力学。表面活性剂油酸在定向聚集过程不发挥任何作用，只在晶体熟化过程中与晶面作用控制着晶体的最终形貌。而定向聚集过程是纳米晶小颗粒自发产生的，但是在该体系中定向聚集过程的发生是基于弱还原剂基础之上的。另外，通过表面活性剂SDBS和无机硫酸根离子（SO42-）与Cu2O晶面的作用，最终控制合成Cu2O立方块介晶结构。

 

该研究得到了国家“973”项目和上海市纳米专项的资助和支持。

 

《科学时报》 (2009-6-10 A1 要闻)