科研人員提出孔徑小于10納米的固態(tài)納米孔制備新方法

高質(zhì)量固態(tài)納米孔的制備是DNA測序、納流器件以及納濾膜等應用的關(guān)鍵技術(shù)。當前，在無(wú)機薄膜材料中制備固態(tài)納米孔的主流方法是聚焦離子/電子束刻蝕。該方法在制備過(guò)程中需實(shí)時(shí)反饋，更適合于單個(gè)納米孔的制備。因此，探索孔徑可調、孔密度可控和無(wú)需實(shí)時(shí)反饋的固態(tài)納米孔快速制備技術(shù)具有重要的科學(xué)意義。

科研人員基于蘭州重離子研究裝置（HIRFL），利用快重離子作用于WO3納米片材料，實(shí)現了直接“打孔”的制備方法。同時(shí)，科研人員利用分子動(dòng)力學(xué)模擬對物理機理進(jìn)行解釋?zhuān)l(fā)現重離子在材料中的沉積能量會(huì )引起材料局域瞬時(shí)熔融噴發(fā)，以及熔融相的粘度和表面張力大小是決定納米孔形成的關(guān)鍵因素。

該方法通過(guò)改變重離子的電子能損調控孔徑大小，改變重離子輻照注量調節孔密度，使得整個(gè)制孔過(guò)程一步完成，不涉及化學(xué)蝕刻，具有一定的普適性和應用潛力。 

該工作為重離子束應用于固態(tài)納米孔制備開(kāi)辟了新途徑，并為解釋重離子在固體材料中潛徑跡形成的微觀(guān)機理提供了重要的理論依據。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )等的支持。 

快重離子在WO3納米片中直接形成納米孔示例 圖/徐麗君 翟鵬飛