新知丨带你走进:美不胜收的材料微观世界!

作者: Elisabetta Comini, University of Brescia, Italy

来源: 中国科学院金属研究所

发布日期: 2019-01-12 08:00:00

文章通过显微镜展示了多种材料的微观结构,这些结构形似自然界中的各种形态,如花朵、森林、小熊等,展现了微观世界的美妙与复杂。

微观世界与宏观世界具有异曲同工之妙,通过显微镜人们看到了如艺术品一般的材料组织。图1:氧化锌物理气相沉积所得到的“纳米之花”。图2:扫描电子显微镜覆盖一个多孔硅模具的聚合体图像,但是对于美国德克萨斯州大学研究员法蒂赫-布约克塞林来说,这看上去非常像哈得孙河畔的森林。图3:在水溶液中生长的ZnO的扫描电镜形貌。

图4:锌的树枝晶的1300倍放大形貌,在室温下ZnO粉末和NaOH在Cu基体上进行电子沉积后得到该枝晶。Cu基体预先被处理以产生一纳米线层,不同沉积条件可以形成多种不同的纳米结构。图5:扫描电镜下人工着色的硫化镉“花”。这些“花”是在几微米范围内成核和生长的。图6:几乎垂直排列的ZnO纳米杆和偶然产生的一个看起来像个站立的人的形状,该图额外添加了颜色。

图7:通过电铸成模方法制备的纳米金表面上的一滴水。这些颜色是由白光反射和纳米金表面上的等离子体激元所形成的。图8:位于硅基座上的纳米金字塔的高分辨扫描电子显微镜照片。这种纳米颗粒阵列具有定向的光学性能,这种特性使得人们对于纳米尺度里的光和物质的相互作用有了更深的理解。图9:氧化锡纳米线的扫描电子显微镜照片。

图10:模板辅助电沉积CoFeB时溢出部分(模板已经溶蚀)的扫描电子显微镜照片(已增色),它说明了在纳米尺度下事物总会出现意想不到的惊奇。图11:SiO2纳米线能够自行组成的花卉图案,不同于植物的是,这些花卉需要的“肥料”是镓和金。这些催化剂可让SiO2纳米线的长度增长至几微米,直径保持在10nm左右。这幅精美纳米微观图片与真实的向日葵颇为相似。

图12:这两棵小树是硫化物纳米线形成的复杂结构,它的“树干”其实是大量的螺位错,看起来呈螺旋形态。图13:一幅微小的中国风山水画,它们是单分散的硅胶质颗粒在玻璃片上聚集形成的。图14:这是在70度下利用电化学沉积设备在氧化铟涂层的玻璃基体上沉积的ZnO纳米结构的扫描电子显微镜照片,看起来像躺在棉花堆里的小熊。图15:通过分子束外延加工形成的晶态纤锌矿氮化铟纳米“花”,使用了高纯的铟和高活性的氮源。

图16:通过注入镓和DRIE蚀刻方法获得的Si纳米柱排列,看起来像巨石阵吧。图17:这是通过物理气相沉积技术得到的ZnO2纳米“花朵”的高分辨扫描电子显微镜照片。像阿凡达里,潘多拉星球上那种会自己发光的花吧。图18:“极光”氧化锌。图19:经过KOH蚀刻后的Si表面以及锡颗粒,一轮明月正在神秘的金字塔旁静静升起。

图20:氧化铜小块的扫描电子显微镜照片,直径约为3.5微米,该颗粒是氧化铜在铝基体上升华凝聚后得到的,像游戏中的“吃豆人”一样,它的眼睛和鼻子都是在原始照片中就有的,只不过增强了颜色。作者:Elisabetta Comini, University of Brescia, Italy。

图21:这是一张直径约为250纳米的聚合纤维的扫描电子显微镜照片,它上面分布着众多通过蒸发聚合的2纳米大小的小球,容易让人们联想到海洋中海洋植物叶片间的鱼卵。这幅照片使用了Zeiss Ultra 55场发射电镜,其颜色通过了PS增强。图22:这些西瓜是超顺磁聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微粒,旁边的棕色小球是Fe2O3纳米晶体,它们自发的聚集到一起。图23:糟糕的投球手。

一些微粒小球聚集在一个尺寸大约为500微米的自组装盒子旁边。图24:SiC复合材料上的扫描电子显微镜照片,有些是SiC纤维,看起来像通过镜筒看到的混凝土废墟吧。

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