基于原位环境透射电子显微学的石墨烯传感器表面界面过程微观机制研究

基本信息
批准号:61574034
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:徐峰
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Huolin Xin,Qingping Meng,孙俊,徐涛
关键词:
石墨烯表面界面原位透射电子显微学实时动态表征微观机制
结项摘要

Unveiling the sensing mechanism of micro-nano biochemical sensors is of great significance for developing new high-efficiency sensing element materials. This project combines the Cs-corrected environment transmission electron microscope and electrical holder with pico-ampere measurement accuracy to in situ observe the nanoscale surface/interface kinetic behaviors of graphene, MoS2 and SnS2 sensing element materials during the pre-concentration and specific detection of trace substances. The structural stability and morphological evolution of solid-vapor and solid-liquid interfaces under different polar environments will be investigated. Underlying physical nature underneath the infiltration/non-infiltration, surface passivation, adsorption/dissociation of sensing elements will be tentatively understood on the nanoscale, which will be beneficial to better unravel the process and mechanism of the biochemical reaction and energy exchange. Moreover, combining imaging simulation and first-principle calculation, this project will further explore the microscopic mechanism and strategy for functional modification of two-dimensional nanomaterials, and reveal the atomic-level structure and information associated with sensing performance modification. These will greatly help us optimize the surface and interface structure of sensing elements. The implement of the project will provide the theoretical and practical support for developing high-sensitivity, high-selectivity/-indentification, quick-response sensing element materials and devices that will be applied for detecting toxic and harmful substance dispersed in smog and haze atmosphere and polluted water.

从微观结构层面探寻微纳生化传感机理已成为研发新型高效敏感元件材料的有效途径。本项目采用带球差校正的高分辨环境透射电子显微镜(ETEM)并结合皮安精度的电化学测试平台,纳米尺度下原位动态观测汽液环境中石墨烯、MoS2、SnS2等二维纳米敏感元件材料在痕量靶标物质预富集以及特异性检测中的表面/界面动力学行为,研究材料固-液、固-汽界面在不同极性环境中的结构稳定性和形貌演变规律,尝试从纳米尺度认识浸润/非浸润以及传感元件表面钝化、吸附解离等现象背后的物理本质,揭示传感器生化反应和能量转换过程与机理;结合成像模拟和分子动力学原理计算,探索二维纳米材料功能化改性的微观机理和方法,揭示材料性能调控的原子尺度结构起源和信息,优化微纳敏感元件表面/界面结构。本项目的实施对研发面向雾霾、水污染检测的高灵敏度、高选择性/识别性、快速响应的高效敏感元件材料及其微纳传感器件具有重要的理论和实际指导意义。

项目摘要

基于高分辨球差校正电镜显微平台,采用新型固-液两相载样技术,在纳米尺度下实现了液体环境中金属离子预富集过程的观察,从纳米尺度上揭示了晶体界面生长行为的动力学本质。针对低维纳米材料和结构的表面界面动力学行为,利用原位电镜技术开展了固-固界面、固-液界面动力学行为研究以及材料界面尺寸(实际是界面缺陷)对材料性能的影响研究。利用高分辨透射电镜对纳米线与金属源以及纳米线与纳米线间的固-固界面金属离子传质行为进行了动态表征,获得了固-固接触界面离子传输过程中的结构相变过程,建立了固-固界面离子传输的相关物理模型。对于黑磷烯的制备,我们率先采用剪切剥离法制备出高质量的单层黑磷烯,并利用制备出的黑磷烯制作了湿度传感器,实现了湿度传感。课题共计发表带资助基金号61574034的论文31篇,其中SCI收录28篇,中科院一区论文19篇,影响因子大于10的文章12篇;课题负责人作为通讯作者和第一作者分别在Nature Nanotechnology, Nano Letters, ACS Energy Letters, ACS Nano, Nano Energy, Small Methods, ACS Appl. Mater. Interfaces, Carbon等期刊发表论文29篇。申请专利10项,目前已经授权5项。因此,本课题完成了预期的研究内容,超额完成了预期目标。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
3

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
4

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018
5

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

DOI:
发表时间:2016

徐峰的其他基金

批准号:71101067
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606049
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571934
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81100147
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41475120
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:30871130
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:21302102
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21072124
批准年份:2010
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:11372243
批准年份:2013
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:61108076
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370176
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:11804213
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51372039
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:20872085
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11471064
批准年份:2014
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:21172138
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20942402
批准年份:2009
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81770008
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81570004
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61106055
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21572123
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:91646123
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11774051
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30500229
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21243011
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81873950
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11871150
批准年份:2018
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:11604054
批准年份:2016
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702587
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

石墨烯基锂离子电池负极材料嵌锂、脱锂行为的原位透射电子显微学研究

批准号:11204034
批准年份:2012
负责人:尹奎波
学科分类:A2001
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
2

透射电镜中石墨烯原位剪裁及电子结构调控的研究

批准号:11004230
批准年份:2010
负责人:许智
学科分类:A2004
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于原位测量的复杂环境中石墨烯填充界面相性能预报

批准号:11702097
批准年份:2017
负责人:杨斌
学科分类:A0807
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于石墨烯气体传感器表面气敏机理的同步辐射近常压原位研究

批准号:21902179
批准年份:2019
负责人:章辉
学科分类:B0203
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目