Lili Han,*, Chen Sun, Hsiao-Tsu Wang,* Wei-Xuan Lin, Jeng-Lung Chen, Chih-Wen Pao,Yu-Chun Chuang, Chia-Hsin Wang, Jigang Zhou, Jian Wang, Way-Faung Pong, and Huolin L. Xin* (*為通訊作者), Nano Lett. 2024, 24, 7645−765

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.4c01442

題目 : 利用原位電子顯微鏡和同步輻射 X 射線技術研究 3D 過渡金屬雙金屬納米晶體的成核和生長

實驗室發表排名第一的美國奈米期刊(Nano Letteres)文章，利用先進的同步輻射X光臨場技術 (In-Situ X-ray technique) 來探討3d過渡雙金屬奈米顆粒的真實成長機制，帶來了奈米材料領域中的突破性發現，並為未來材料的設計與應用開拓了重要的方向。本研究的關鍵在於提供了一種更精確的奈米材料生長控制方法，透過深入了解Fe-Ni雙金屬奈米顆粒的成核與生長過程，使得科學家可以更有針對性地設計出具備特定功能的雙金屬奈米結構，如具有優越磁性、電子傳輸及催化性能的材料，這些材料在生醫、能源和電子領域都具有廣泛的應用潛力。傳統的非臨場 (Ex-Situ) 實驗往往無法捕捉到材料在合成過程中的中間狀態，而本研究使用的同步輻射X光技術能實時觀察奈米顆粒的動態變化，克服了傳統方法的限制，並深入了解晶體、原子和電子結構的轉變過程。在實驗過程中，研究團隊從前驅體開始追蹤Fe-Ni奈米晶體的成長，利用高解析X光繞射 (XRD)、X光吸收光譜 (XAS)、以及掃描穿透X光顯微術 (STXM) 等原位技術，觀察到隨溫度變化而出現的相變和氧化態變化。結果顯示Ni先還原成金屬態，進而引導Fe逐漸進入結構中，最終形成穩定的Fe-Ni合金。隨著溫度上升，奈米顆粒的結構發生巨大的轉變，形成了以γ-Fe₃Ni₂為主的晶體結構。這些發現不僅揭開了Fe-Ni奈米顆粒的生長過程中微觀結構與其性能之間的關係，也為雙金屬奈米材料的精確設計提供了新的視角與技術。