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Angew. Chem. :精準化學焊接實現納米單元間可編程導電連接2022-08-29
納米科學與技術的快速發展,尤其是DNA納米技術的出現,為通過分子和膠體自組裝等手段,“自下而上”構建功能納米器件奠定了基礎。利用這類方法通常可在溶液中將納米單元按預定空間構型進行排列,組裝過程自發進行且高度并行化,無需人工或機器干預。然而,通過溶液自組裝所獲得的納米結構存在一個棘手的問題,即組裝單元間缺少電荷載體輸運通道,制約了其在納米電學和光電器件等方面的應用。這一方面由于納米材料表面具有一層導電能力很弱的分子保護層,另一方面與組裝單元間存在的介電間隙直接相關。

近日,中國科學技術大學鄧兆祥教授課題組發展了一種AgAuS介導的導電焊接策略,為上述問題提供了一種新穎的解決思路。結合可編程DNA或小分子導向組裝,該方法可實現復雜納米“分子”和微米級納米粒子“聚合物”的高效、長程導電連通,并在實驗上觀察到光學頻率的電荷轉移共振。

 

 

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作者首先將硫化銀定位沉積于金納米粒子的微小間隙處,發現這一過程可迅速誘導金原子向硫化銀中定向擴散,形成具有特定組成的AgAuS中間相。通過三丁基磷配體處理,可將間隙處的AgAuS半導體還原轉化為穩定且導電性良好的AuAg合金,實現金/金納米界面的精準導電橋接。該過程中AgAuS相充當了焊接反應的“引物”,是保證焊接反應優異的選擇性和高效率的關鍵。
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由于AgAuS對金表面的良好“潤濕性”,可在納米金間隙處發生特異性沉積,并充當金納米粒子間的粘接劑,使得這種導電焊接反應具有近100%的效率,可在不同尺寸和形狀的金納米單元間形成歐姆接觸,并可通過電荷轉移等離激元共振現象對導電性能進行觀測。尤其重要的是,該方法與DNA程序化組裝技術十分兼容,能對復雜納米金組裝體進行結構與光學性質重塑,構筑出導電連接的納米金“分子”和微米級納米棒“聚合物”,獲得具有長波(覆蓋近紅外I、II和III區)等離激元共振特性的金屬納米超結構。
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該研究結果對于減小納米組裝單元間接觸電阻,實現長距離電荷載體輸運具有十分重要的意義。相關方法可為基于自組裝技術構建高性能納米電學和光電器件提供借鑒,并為發展新型柔性電極傳感等技術提供了重要思路。
文信息
DNA-Programmable AgAuS-Primed Conductive Nanowelding Wires-Up Wet ColloidsPengcheng Lei, Yanjuan Li, Xiaojun Song, Dr. Yan Hao, Prof. Zhaoxiang Deng

Angewandte Chemie International Edition

DOI:?10.1002/anie.202203568

 

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