Two-dimensional (2D) layered architectures have attracted considerable attention recently, because their planar geometry is compatible with wafer-level processing. Due to similar atomic parameters, theoretical reports showed that boron (B), carbon (C) and Nitrogen (N) can substitute with each other and form various new hexagonal layered structures. More interestingly, these B-C-N hybridized nanostructures were predicted to pose unique and fascinating properties. In this proposed research, we seek to synthesize 2D atomic sheets of B-C-N complexes and characterize them using various means of synchrotron radiation, including X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES), high-resolution X-ray imaging and X-ray photon Spectroscopy (XPS), etc. Our experimental studies of these 2D atomic sheets of B-C-N complexes can reveal the fundamental physics related to the properties of graphene based systems. Through the means of synchrotron radiation, we will achieve structural and bonding information of B-C-N hybrid sheets, which will provide useful information to have better understanding on the growth mechanism and tour further controllable growth of new B-C-N atomic layered-structures. These new classes of 2D B-C-N crystals will also have high potential engineering applications for next generation of electronics and optics. This proposaled research will open a way to create layered B-C-N nanostructures, and broaden the applications of synchrontron radiation in the filed of nanomaterial''s characterizations, and provide chance to develop new tools based on synchrontron radiation.
二维层状纳米材料具有广阔的应用前景,是目前国际上研究的热点,而对新型层状材料的表征是其进一步研究和应用的基础。硼、氮、碳三种元素具有相似的原子半径,理论计算表明它们可以相互替代,从而形成多种具有优异性能的六角形层状新结构。本项目,我们将在以往石墨烯和六角氮化硼研究的基础上,合成新型硼-碳-氮杂化二维层状结构,应用合肥同步辐射光源的多种先进检测手段,分析硼-碳-氮杂化新材料的电子结构、显微结构和生长机理。通过同步辐射X射线近边结构吸收谱、X射线高分辨成像等手段,研究硼、碳、氮三种元素的键合形态,给出吸收原子近邻配位原子的结构信息,逐步理解硼-碳-氮杂化层状纳米结构的合成机理,从而指导新型硼-碳-氮纳米结构的可控合成。本项目的研究将拓展同步辐射技术在纳米新材料和新结构检测中的广泛应用,为发展新的同步辐射检测手段提供新的机会,并为二维层状纳米结构的合成提供新的途径和方法。
项目成员按照年度计划,围绕新型二维原子层材料的构筑与同步辐射表征,逐步开展了三个方面的研究工作:(1)设计和合成新型二维层状材料及其复合体系;(2)二维新材料的结构调制和功能调控;(3)结合原子分辨电镜成像和同步辐射多种手段的精细表征。通过在“精准制备-理论模拟-先进表征”方面三位一体的整体研究策略,我们已成功地设计和合成了多种高性能的二维层状功能材料体系,并依托同步辐射、原子分辨电镜、多维光谱等先进表征手段,逐步建立了二维新材料的微结构、电子结构与性能之间的构效关系。本项目的研究结果可以为二维材料及其复合体系的理性设计、合成方法和同步辐射精细表征提供理论和实验指导。相关的研究成果共计发表SCI论文19篇,包括1篇Advanced Materials,1篇Nano Letters,1篇Science Advances,1篇Advanced Functional Materials,影响因子超过5的共计10篇。此外,本项目在研期间,共培养博士6名,在读研究生8名。总之,在本项目3年的资助下,项目成员已经形成了实验与理论紧密结合、二维材料与同步辐射表征特色鲜明的青年队伍,为后续的科学研究积累了宝贵的研究经验和研究队伍。
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数据更新时间:2023-05-31
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