一维CrI3纳米管的约束调控形貌与稳定性
材料科学
2025-10-08 v1
摘要
将源自2D范德华（vdW）磁性材料的单层材料集成到下一代技术应用中，由于其结构和磁力学不稳定性问题，仍面临着重大挑战。模板辅助的封装是实现稳定二维单层材料生长、设计新型一维异构结构的潜在途径，为研究低维量子效应和自旋相关现象开辟了新途径。本研究中，我们探索了使用多壁碳纳米管作为纳米尺度宿主模板对2D CrI3晶体进行直径依赖的封装。高级显微分析揭示了结构转变，从内部纳米棒封装到外部壳层形成，这些结构直接受宿主纳米管直径的影响。进一步的统计分析表明，CrI3纳米棒倾向于在内径不超过5 nm的MWCNT中形成，而在直径不超过8 nm的CNT中稳定形成单壁CrI3纳米管。对于直径超过10 nm的宿主CNT，CrI3主要形成表面涂覆，而非受约束的一维结构。在原位电子束照射下，单壁CrI3被封装在MWCNT中的结构稳定性优于外部涂覆的CrI3，后者会分解为金属Cr团块。长期照射诱导CrI3纳米管形貌向纳米棒的转化。这些见解为为CrI3的韧性、可调节的一维磁性异构结构的工程化奠定了基础，适用于自旋电子学和数据存储应用。
引用
@article{arxiv.2510.05889,
title = {Confinement-Controlled Morphology and Stability of One-Dimensional CrI3 Nanotubes},
author = {Ihsan Caha and Aqrab ul Ahmad and Francis Leonard Deepak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.05889},
year = {2025}
}
备注
Research article