原位透射电子显微镜观察电荷驱动的氧化物纳米颗粒水中自组装

摘要

以四氧化三钴Co3O4纳米棒为研究对象,我们利用液体环境透射电子显微镜,原位观察了四氧化三钴纳米棒在水中的自组装过程.研究发现在电子束辐照的水环境下,四氧化三钴纳米棒的晶面存在互补式自组装现象.随着纳米棒之间的距离越来越近,纳米棒之间的相对运动速率逐渐增加,纳米棒之间的相互作用力逐渐增加.通过进一步分析纳米棒的形貌发现,纳米棒的暴露晶面大多数为{100}、{110}以及{111}晶面,而Co3O4属于极性氧化物,这些晶面往往会带有一定的电荷.在液体环境下,正是由于这些易暴露面都带有不同大小的电荷,在晶面电荷的驱动下,电荷属性相反的四氧化三钴纳米棒会互相吸引,形貌结构上进行互补,实现快速驱动的纳米棒之间自组装.