一维纳米半导体异质结用于光驱动纳米发电机的研究

纳米发电机的出现已经成为纳米科技发展中的一个重要里程碑，研究和发展纳米发电机将为纳米器件的飞速发展奠定基础。本项目旨在制备具有优异光电响应的一维纳米半导体异质结并将其组装成高效的光驱动纳米发电机，主要研究内容包括：(1)设计几种具有优异光电响应的一维纳米半导体异质结，再利用电化学沉积、软化学法或者高温气相热解法等几种合成方法在模板的诱导下制备这些异质结，探索其生长机制；(2)在原子力显微镜或者透射电镜监控下，将一维纳米半导体异质结组装成纳米发电机，探索纳米尺度下异质结与电极的原位焊接规律和界面电荷转移规律；(3)以模拟太阳光或者单色激光作为驱动力，测试所组装的纳米发电机的光电性能，研究其等效电路，探索一维纳米半导体异质结上光生载流子的分离和传输规律，总结材料组分、尺寸和结构等对光电性能的影响规律，遴选高效的光驱动纳米发电机，为无线纳米器件的应用和功能化提供能源支持。

光驱动的纳米材料和器件在能源、生物、信息等领域展现了广阔的应用前景。本课题旨在开发光驱动的纳米材料和器件，并探索它们的应用，主要成果有：(1)制备了一维多孔Si纳米线并测试了其原位电学性能，随后在TEM监控下实现了单根ZnS纳米线的精确移动以及器件的组装和性能测试。(2)首次设计并构筑了新型980 nm激光驱动、面向生物系统的纳米发电机，其性能可通过优化稀土上转换发光材料和电解质等来提升。(3)发展了柔性半导体太阳能电池的构筑方法，包括纳米晶墨水直接印刷法、以柔性金属片为衬底直接制备法、以超细金属线为衬底构筑纤维状可编织太阳能电池等方法。(4)开发了两类980 nm激光驱动的纳米光热材料(硫化铜超结构和Cu9S5纳米片)，探索了其在癌症治疗方面的应用。(5)实现了其它纳米材料的可控合成和性能研究，包括ZnxCd1−xS半导体纳米晶、星形MnS纳米晶、ZnO超结构、ZnSe 实心和空心微球等。在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、J. Mater. Chem.、CrystEngComm等重要期刊上共发表SCI论文30篇，申请中国发明专利7项，其中已授权2项。