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通过针尖增强拉曼光谱实现纳米级共晶的表面表征

DOI：10.1039/D0NR00397B 期刊：Nanoscale 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 原子力显微镜结合针尖增强拉曼光谱技术（AFM-TERS）被用于获取单纳米共晶体的结构与表面组成信息。为此，选用了由2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂四环-[5.5.0.03,11.05,9]-十二烷（CL-20）与1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）按2:1摩尔比（CL-20/HMX）构成的共晶体系。通过喷雾闪蒸法制备了CL-20/HMX纳米片，并采用粉末X射线衍射与原子力显微镜研究确保其共晶性与纳米结构特性。结果表明，虽然相干长度略短于实测粒径尺寸，但两者处于相近水平——这一事实说明纳米共晶体内部缺陷被最小化。共晶性还通过共聚焦拉曼光谱得到进一步验证：选取CL-20与HMX的特征标记峰，在CL-20/HMX光谱中呈现约2.5:1（CL-20:HMX）的强度比。随后运用AFM-TERS对单CL-20/HMX纳米片进行表面研究，TERS的表面敏感性揭示了CL-20与HMX的拉曼强度比在纳米片表面发生反转，由此推断纳米共晶体表面由HMX分子层构成。对目标标记振动简正坐标的理论近似计算支持该结论——该计算排除了因CL-20/HMX纳米片与拉曼散射系统间特定取向导致强度比反转的可能性。基于此发现，本文提出了一种冲击点火机制。
作者： Jakob Hübner，Tanja Deckert-Gaudig，Julien Glorian，Volker Deckert，Denis Spitzer
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用原子力显微镜-针尖增强拉曼光谱（AFM-TERS）研究单纳米共晶的结构与表面组成，以理解CL-20/HMX共晶的冲击点火机制。

研究成果

该研究成功表征了CL-20/HMX纳米共晶的表面组成，揭示了HMX表面包覆层。这一发现支持了所提出的冲击点火机制——即HMX表面分子引发燃烧过程。该研究展示了原子力显微镜-针尖增强拉曼光谱（AFM-TERS）分析纳米级共晶的潜力，并有助于理解含能材料的敏感性与性能。

研究不足

该研究受限于因高能量输入导致CL-20/HMX分解而无法进行高分辨透射电镜（HR-TEM）分析。对简正坐标的理论近似是定性的，且未考虑所有可能的分子取向。

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