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    異質(zhì)納米晶以納米或量子尺度的金屬或半導體材料做為基元構(gòu)件，在催化、能量轉(zhuǎn)化與存儲、光電器件、生物醫(yī)學診斷與治療、量子信息處理等領(lǐng)域具有重要的應用前景。大量研究表明，不同基元構(gòu)件之間異質(zhì)界面的晶格結(jié)構(gòu)與電子特性對異質(zhì)納米晶的整體性能具有關(guān)鍵性作用，其深層原因是界面處晶格失配度的大小從熱力學上決定了晶體生長的不同機制。因此，晶格失配度是異質(zhì)納米晶合成與應用中的一項重要參數(shù)，其不僅與異質(zhì)納米晶合成的難易程度密切相關(guān)，同時會對所合成材料界面處的晶格缺陷及晶格應變狀態(tài)產(chǎn)生直接影響，從而可進一步用于調(diào)控異質(zhì)納米晶的電子與光學特性。

    基于詳盡的文獻調(diào)研，團隊梳理近幾年在大晶格失配度（>40%）下異質(zhì)納米晶合成研究中積累的研究成果。在這篇綜述中，作者以晶格失配度為主線，系統(tǒng)分析了金屬@金屬、半導體@半導體、金屬@半導體異質(zhì)納米晶在小晶格失配度（< 5%）、中等晶格失配度（5% - 20%）、大晶格失配度（>20%）三種不同情況下的合成與性能調(diào)控方法 （圖1）。例如，外延晶種生長法及陽離子交換法可適用于晶格失配度小于20%的金屬@金屬、半導體@半導體異質(zhì)納米晶的可控合成。作者團隊基于原創(chuàng)的“突破熱力學極限”的逆向競爭陽離子交換方法學，提出了全新的非外延生長策略，突破了異質(zhì)外延生長的晶格失配度限制，突破了異質(zhì)外延生長的臨界尺寸厚度，制備了不同形貌、不同厚度的金屬@單晶半導體核殼納米晶，為大晶格失配度下的納米界面調(diào)控提供了一種有效方法。此外，本綜述還詳細討論了如何通過晶格失配度來調(diào)控異質(zhì)納米晶在催化、發(fā)光、能量轉(zhuǎn)化等應用領(lǐng)域的理化特性，并展示了具有原子級有序異質(zhì)界面的非外延金屬@半導體異質(zhì)納米晶在量子信息、潔凈能源、醫(yī)學診療應用中突出的性能優(yōu)勢。如作者團隊基于制備的非外延金屬@半導體異質(zhì)納米晶，實現(xiàn)了將傳統(tǒng)的PHET機理下，Plasmon熱電子注入效率從2.75%到48%的根本性突破和高效光催化/光電催化應用；以及作者團隊基于Au@Cu2-xS核殼納米棒的近紅外雙模態(tài)光熱增強實現(xiàn)高效光熱療殺死癌細胞應用等。最后，文章指明了本研究領(lǐng)域目前存在的挑戰(zhàn)，并對未來的發(fā)展進行了展望。

    上述研究成果得到了結(jié)構(gòu)可控先進功能材料與綠色應用北京市重點實驗室和材料學院先進材料實驗中心的平臺支持，得到了國家自然科學基金 (Grant No. 51702016, 51631001, 51872030, 21643003, 51501010)和科研院創(chuàng)新人才支持計劃經(jīng)費的支持。北理工材料學院劉佳研究員為第一作者，北理工張加濤教授為通訊作者，北理工為唯一通訊單位。

    原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemrev.9b00443

作者簡介：

    劉佳研究員：2013年碩博連讀畢業(yè)于中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室，獲理學博士學位（導師：李燦院士，楊啟華研究員）；2014-2016年，在日本國家材料科學研究所（NIMS）進行博士后研究 （合作導師；有賀克彥，阿部英樹）。2016年加入北京理工大學材料學院張加濤教授研究團隊，任特別研究員，博士生導師。自加入北理工以來，以第一作者或通訊作者在Chem. Rev.、 Nano Energy、 J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Mater. Interface、Chem. Commun.、Nanoscale等國際知名期刊發(fā)表SCI論文十余篇。主要研究領(lǐng)域：納米晶可控合成；太陽能光-化學轉(zhuǎn)化；光（電）催化。
    張加濤教授，英國皇家化學會會士（FRSC），北理工化學與化工學院院長，醫(yī)工融合研究院獨立PI。2006年獲得清華大學化學系無機化學理學博士學位（導師：李亞棟院士）。2006-2011，先后在德國卡爾斯魯厄大學Dieter Fenske院士、美國馬里蘭大學Min Ouyang課題組做博士后研究。2011年以首位徐特立特聘教授加盟北京理工大學材料學院至今，擔任結(jié)構(gòu)可控先進功能材料與綠色應用北京市重點實驗室主任。張加濤教授主要從事納米材料化學研究，摻雜半導體納米晶及異質(zhì)結(jié)構(gòu)精準合成、組裝及光電、新能源、生物醫(yī)學應用研究。第一作者或通訊作者在Nature、Science、Chem. Rev.、Nature Nanotech.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、Adv. Functional Mater.、J. Mater. Chem. A、Chem. Mater.、Small、J. Phys. Chem. Lett.等國際頂級學術(shù)期刊上發(fā)表SCI論文70余篇，研究工作已被他人引用4000余次，單篇他引超過900次。一級學會優(yōu)博、校級優(yōu)博/優(yōu)碩9人次。榮獲IUPAC杰出獎、中國材料學術(shù)聯(lián)盟IFAM2018青年科學家獎等。