本文關鍵詞：納米材料的電致形變及力學性能研究　出處：《南京大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： Pauli斥力 石墨烯 拉伸 表面應力 離子吸附 表面等離子共振

【摘要】：近年來,納米材料的力學及電學特性受到人們越來越多的關注。該材料力學和電學性能的數值計算,理論模擬和實驗檢測的研究是材料學領域非常重要的課題之一。由于納米材料具有尺寸小,結構缺陷和制樣困難的問題,現(xiàn)階段對其特性的研究仍然存在很大難度。本文立足于這一研究背景,致力于運用明場,相差和表面等離子體顯微成像技術來研究納米尺度下的材料微觀力學和電學性能。主要內容如下:1.Pauli斥力引起的單層石墨烯拉伸及電力學特性石墨烯獨特的二維結構使其具有很多方面的特性,并且吸引了越來越多研究者們的關注。但是壓電性能的缺乏使得它在電力學方面的應用受到了限制。由于單層石墨烯在狄拉克點具有零態(tài)密度,對石墨烯充電必須克服Pauli排斥力。我們運用光學邊緣跟蹤的方法對斥力引起的石墨烯邊緣拉伸現(xiàn)象進行了測量。Pauli斥力引起石墨烯邊緣拉伸這一發(fā)現(xiàn)提供了一種電學控制石墨烯維度的方法。光學邊緣跟蹤法和顯微鏡成像技術的結合提供了一種研究石墨烯的彈性性質和其它低維度材料的力學特性的簡單且直接的方法。2.單納米線電化學表面應力的測定納米材料具有較大的表面積-體積比,使其在力學性能和電催化性能上顯示了極大的優(yōu)勢。因此,這些材料的電化學表面應力研究有著十分重要的意義。但是到目前為止,對單個納米材料電化學表面應力的研究存在較大難度。我們將邊緣跟蹤法和光學顯微鏡技術相結合,第一次原位測定了單根金納米線的電化學過程導致的表面應力變化過程。對電壓求導后的表面應力曲線的形狀與傳統(tǒng)電化學方法測得的循環(huán)伏安曲線相似。我們認為這些觀察到的現(xiàn)象是由金納米線表面的陰離子吸附和氧化/還原過程引起的。這一工作為研究低維度納米材料的電化學過程和相應的表面應力變化提供了一種全新的研究手段。3.單納米粒子碰撞過程的瞬態(tài)研究我們運用基于表面等離子體共振技術的光學顯微鏡對單納米粒子和基底之間的碰撞過程進行了成像研究。通過理論模擬和實驗結果的比較,我們可以得到不同納米粒子的碰撞動力學過程,從而表征單個納米材料的特性以及與基底之間的效應。該研究在單分子檢測和缺陷表征領域中擁有極大的發(fā)展前景。
[Abstract]:In recent years, more and more attention has been paid to the mechanical and electrical properties of nanomaterials. The research of theoretical simulation and experimental testing is one of the most important topics in the field of materials science. Due to the small size of nanomaterials, structural defects and difficulties in sample preparation. At present, the study of its characteristics is still very difficult. This paper is based on this research background, committed to the use of open field. Phase contrast and surface plasma microimaging techniques are used to study the micromechanical and electrical properties of nanoscale materials. The main contents are as follows:. 1. The tensile and electrical properties of graphene monolayer induced by Pauli repulsion; graphene has many properties due to its unique two-dimensional structure. It has attracted more and more researchers' attention, but its application in electricity is limited by the lack of piezoelectric properties. Because of the zero state density of graphene monolayer at Dirac point. The Pauli repulsive force must be overcome for graphene charging. We use the method of optical edge tracking to measure the graphene edge stretching phenomenon caused by repulsion force. Pauli repulsion force causes graphene edge stretching. The combination of optical edge tracking and microscopic imaging provides a simple way to study the elastic properties of graphene and the mechanical properties of other low-dimensional materials. And the direct method .2. the single nanowire electrochemical surface stress measurement nanomaterials have a large surface area to volume ratio. Therefore, the study of electrochemical surface stress of these materials is of great significance. But up to now, it is very important to study the electrochemical surface stress of these materials. It is difficult to study the electrochemical surface stress of a single nanomaterial. We combine the edge tracking method with the optical microscope technique. The change of surface stress induced by electrochemical process of a single Jinnanmi wire has been measured in situ for the first time. The shape of the surface stress curve after the voltage derivation is similar to the cyclic voltammetry curve obtained by the traditional electrochemical method. It is considered that these observed phenomena are caused by the anion adsorption and oxidation / reduction process on the surface of the nanowires. This work provides a useful method for studying the electrochemical process and the corresponding surface stress changes of the low-dimensional nanomaterials. Transient study on the collision process of single nanoparticles We used an optical microscope based on surface plasmon resonance (SPR) technique to study the collision process between a single nanoparticles and a substrate. The results of theoretical simulation and experiment are compared. The collision dynamics of different nanoparticles can be obtained. Therefore, the properties of single nanomaterials and the effect between them and the substrate are characterized. This research has great prospects in the field of single molecule detection and defect characterization.
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1

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本文編號：1423774