基于杨-拉普拉斯效应的胶体纳米晶激光驱动半导体纳米线生长

通过气相与溶液工艺制备纳米线的能力推动了纳米线材料系统走向广泛的技术应用。传统的气相纳米线合成能够精确控制纳米线的组成与相。然而，气相纳米线生长采用批处理工艺，并需配备设计用于高温下运行的专用压力管理系统，限制了通量。近期开发的溶液基纳米线生长工艺改善了可扩展性，但可能需要更庞大的压力与温度管理系统。在此，我们展示了一种连续流溶液基纳米线生长工艺，其利用胶体金属纳米晶在辐照下产生的大杨-拉普拉斯界面表面压力与集体加热效应，在无高压或高温设备的情况下光热驱动半导体纳米线生长。在该工艺中，激光辐照含有金属纳米晶与半导体前驱体的溶液。金属纳米晶吸收光后迅速升温，诱导半导体前驱体分解并生长纳米线。该工艺在标准条件下于台式简单玻璃器皿中进行。为证明该技术的通用性，我们合成了三种不同的半导体纳米线材料体系：铋 seeded 锗纳米线、铋 seeded 硒化镉纳米线以及铟 seeded 锗纳米线。该工艺的简便性与多功能性为一系列实验与技术打开了大门，包括优化反应参数的在线组合识别、用于研究溶液基纳米线生长的原位光谱测量，以及具有复杂组成或理性掺入掺杂剂的纳米线潜在生产。