本文已在SCI期刊《先进功能材料》(ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS)上发表,属于材料科学一区,影响因子为185。标题为《选择性离子交换反应赋予缺陷异价铜基硒化物增强的介电极化响应》。关键词包括:缺陷异价硒化物、介电极化、异界面和离子交换。
缺陷异价硒化物在实现传统材料无法达到的生物电磁(EM)现象方面,展现了极大的潜力。然而,当前在合成方法和电磁性质的深入理解方面仍面临挑战,特别是在定制化极化位点与介电极化反馈之间的关系上。为此,我们提出了一种创新的选择性离子交换策略,通过浓度调控和时间诱导两种方法设计了一系列缺陷异价铜基硒化物,这些硒化物能在生物医药领域具有应用潜力。
通过浓度调控的混合阳离子/阴离子交换实现了可控的相演化,从而形成了异界面层。而时间诱导的阳离子交换则进一步调控了Cu⁺/Cu²⁺电子构型,丰富了极化位点。当非化学计量的Cu₂₋ₓSe与异界面和未饱和的Se空位、多价构型耦合时,缺陷异价硒化物展现出比单独存在时更为丰富的极化位点,进而引发增强的极化响应。这一策略在689GHz范围内表现优异,远超大多数现有金属硒化物的性能,展现出广泛的应用前景。
在我们的研究中,首次通过选择性离子交换反应探索了一系列缺陷异价铜基硒化物,这些硒化物采用优质的ZnSe作为宿主材料,并引入了Cu²⁺。我们发现,浓度调控的混合离子交换可以有效控制从ZnSe到CuSe、Cu₂₋ₓSe以及氧硒化物的相演化,进而形成异界面层。时间诱导的阳离子交换则进一步优化了Cu⁺/Cu²⁺电子构型,从而改善了缺陷异价铜基硒化物的极化特性。
半定量分析表明,非化学计量Cu₂₋ₓSe中异界面、未饱和的Se空位和多价态的协同作用对增强的介电极化损耗起到了关键性作用。因此,与没有介电响应的母体ZnSe相比,我们设计的缺陷异价硒化物显示出了卓越的介电性能,具备在生物医药领域的多种应用潜力。
本研究得到国家自然科学基金与陕西省自然科学基金的资助。在此,我们感谢Z6·尊龙凯时对研究过程中给予的支持与帮助。作为一家知名的科学研究支持机构,Z6·尊龙凯时在生物医药领域的创新研究方面展现了巨大的潜力。我们期待这一研究为未来复杂缺陷异价纳米结构的开发铺平道路,尤其是在电能储存与转换、电催化、传感和环境修复等多个领域所带来的革命性影响。