逍遥右脑 2017-04-03 18:45
多孔锗材料 由物理网资料整理
多孔材料有很多非同寻常的性质，如它们有巨大的表面积，可以制作传感器和催化剂。多孔硅具有纳米尺寸的小孔，它甚至可以发光。现在，两个美国的研究小组各自独立地开发出一种制备多孔锗材料的技术。这种材料可以用于制造高性能太阳能电池和化学传感器。(相关文章：Nature 441 1126&1122)
上个世纪90年代初，科学家们首次发现，具有纳米微孔的硅可以发光。从那时起科学家们就试图将硅在周期表中同族的半导体兄弟锗也制成多孔材料，来看看它有什么新特性。但是这个努力一直不是很成功，人们只得到了一些随机分布着几个小孔的锗材料。现在，加州大学的Sarah Tolbert小组和密歇根大学的Gerasimos Armatas小组利用一种称为“表面活性模板法”(surfactant)的新技术，首次得到了具有规则分布小孔的锗材料。
Tolbert小组用到了一种叫作聚合锗化钾的材料(分子式：K2Ge9)。这种材料的特点是每9个锗原子的小簇形成了一短的聚合链。他们用这种材料与含碳表面活性材料反应，比如具有一个亲水端和一个厌水端的肥皂分子。在聚合锗原子链和表面活性分子两端不同的电子相互作用下，锗原子形成了有序的六角形蜂窝结构。表面活性分子象框架一样撑在蜂窝的中央。在用氧化的方法去掉表面活性分子后就得到了含有纳米尺寸有序蜂窝结构的多孔锗材料。
密歇根小组用的是类似的方法，但他们用到了不同的锗化物和表面活性分子，得到了具有方形管道的锗材料。两个小组都发现的这种多孔锗材料可以吸收蓝色光，而且Tolbert小组还发现通过调节蜂窝壁厚可以改变材料的吸收光谱。研究人员们认为这种多孔的锗和硅将在微电子和光电子领域取得重要的应用。