带孔单分散 CdS 纳米圆柱的自组装

我们研究了一系列 $CdS$ 纳米管的自组装和生长：这是定向运动、扩散以及反应性 ${\rm Cd^{+2}}$ 和 ${\rm S^{-2}}$ 离子聚集之间精细平衡的结果。在之前的通讯中 [J. Kiruthiga, A. Chatterji, J. Chem. Phys., {\bf 138} 024905 (2013)]，我们确定了从纳米通道末端意外生长出非常均匀的 $CdS$ 纳米圆柱的机制。此外，该圆柱沿轴线有一个孔，但在一端封闭。这种独特的{\em 单分散} CdS 纳米圆柱自组装现象是在一个相当简单的实验中观察到的，其中两个分别含有 0.1 M ${\rm Cd Cl_2}$ 和 0.1 M ${\rm Na_2 S}$ 溶液的腔室通过阳极氧化铝（AAO）纳米通道阵列连接 [A. Varghese, S. Datta, Phys. Rev. E., {\bf 85}, 056104 (2012)]。我们之前的研究确定了控制单个 AAO 纳米通道出口处单个纳米管生长的原理。在本通讯中，我们确定了影响从紧密排列的 AAO 纳米通道出口阵列生长出的纳米管自组装过程的因素。我们的模型并非特定于 $Cd^{+2}$ 或 $S^{2-}$，该实验方案可扩展至自组装一般类别的反应 - 扩散 A 和 B 离子，其中 A（${\rm Cd^{+2}}$）选择性地从纳米通道迁移出来。特别值得注意的是，在纳米管初始长时间生长之后，AAO 纳米通道出口附近（即发生反应和聚集形成 $CdS$ 纳米管的点）可能会出现严重的 B 离子（${\rm S^{-2}}$）匮乏，从而阻碍均匀 CdS 纳米管的进一步生长。因此，我们预测了可通过适当调整先前实验进行自组装的反应系统的必要特征。