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通过模板法实现自组装有序三相Au-BaTiO?-ZnO垂直排列纳米复合材料

DOI：10.1002/adma.201806529 期刊：Advanced Materials 出版年份：2018 更新时间：2025-10-22 19:40:53
摘要： 复杂多相纳米复合材料的设计为开发下一代集成光子与电子器件提供了巨大机遇。本研究展示了一种独特的三相纳米结构——结合铁电材料BaTiO3、宽带隙半导体ZnO和等离子体金属Au以实现多功能特性。通过创新的两步模板生长法，成功制备出具有独特"纳米人"形态的高度有序Au-BaTiO3-ZnO纳米复合材料（即自组装的ZnO纳米柱和Au纳米柱嵌于BaTiO3基体中），这与随机分布Au纳米颗粒和ZnO纳米柱的传统三相无序结构截然不同。这种有序的三相"纳米人"结构展现出独特功能：相比其他无序结构，其高度各向异性的纳米结构能在可见光及近红外波段产生显著的双曲色散效应。该自组装有序三相纳米复合材料是通过气-液-固(VLS)生长机制与两相外延生长机制协同实现的。这项研究为多相结构的设计、生长及应用开辟了新途径，并为精准调控纳米尺度电子-光-物质相互作用提供了复杂纳米复合体系有序化的新方法。
作者： Shikhar Misra，Leigang Li，Di Zhang，Jie Jian，Zhimin Qi，Meng Fan，Hou-Tong Chen，Xinghang Zhang，Haiyan Wang
机构： School of Materials Engineering, Purdue University，Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory，School of Materials Engineering, Purdue University; School of Electrical and Computer Engineering, Purdue University
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示一种结合铁电材料BaTiO3、宽带隙半导体ZnO和等离子体金属Au的独特三相纳米结构，以实现多功能性，并探索结构有序性在功能调控方面的潜力，为未来的三相混合超材料提供方向。

研究成果

该研究成功展示了具有独特功能（如可见光和近红外波段的双曲色散）的有序三相纳米复合材料的生长。与随机生长相比，有序生长展现出显著优势，其高度各向异性的光学特性即为明证。该方法为设计、制备及应用多相结构开辟了新途径，实现了对纳米尺度电子-光-物质相互作用前所未有的精准调控。

研究不足

该研究聚焦于有序三相纳米复合材料的制备与表征，但对制备工艺的可扩展性及这些材料在实际器件中的集成应用讨论有限。

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