美國(guó)培安公司版權(quán)所有 未經(jīng)許可 不得復(fù)制 納米科學(xué)研究已經(jīng)發(fā)展多年了, 目前仍然是較新的科技領(lǐng)域. 隨著該領(lǐng)域的不斷發(fā)展, 納米材料應(yīng)用非常廣泛，其中包括顯示裝置，電伏裝置，固態(tài)照明及生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用在納米材料的合成過(guò)程中，其中一個(gè)難題就是控制晶體生長(zhǎng)的熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)，關(guān)鍵就在于把握好成核理論現(xiàn)在研究者可以透過(guò)微波能量的應(yīng)用，溶劑和反應(yīng)物的選擇，從原子水平控制結(jié)晶成長(zhǎng)過(guò)程 微波能量可以均勻的把熱能分布在分子上，更重要的是，微波可以迅速的對(duì)反應(yīng)物加熱 因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的熱量控制會(huì)直接影響到結(jié)晶成長(zhǎng)，所以微波的瞬時(shí)加熱及瞬時(shí)停止特性使研究員能夠更直接地掌握結(jié)晶的成長(zhǎng)速度因?yàn)槲⒉ū旧淼奶匦?，利用微波能量合成納米材料是非常有效的方法 Strouse: 從材料合成的角度看來(lái), 我們首先意識(shí)到的就是單單是合成納米材料是不足夠的；我們要合成出企業(yè)能夠加以利用的這樣的一個(gè)水平的納米材料透過(guò)利用微波方法來(lái)有效控制結(jié)晶增長(zhǎng)和質(zhì)量為這一類材質(zhì)的合成和應(yīng)用取得革命性的突破納米科學(xué)雖然已經(jīng)發(fā)展了許多年了，可是由于合成方法的局限性，過(guò)往的納米材料和其合成都局限于學(xué)術(shù)研究層面如何去合成一克的材料? 如何去合成一公斤的材料? 如何以環(huán)保和負(fù)責(zé)任的方式去合成這些材料? 如何Z有效地去合成材料而減低廢料和溶劑損耗? 這些都是我們研發(fā)新的高通量的合成方法時(shí)要面對(duì)的問題而事實(shí)上，我們和Mitsubishi Chemical Corporation 在固態(tài)熒光粉上展開合作，希望研發(fā)出一套利用微波化學(xué)來(lái)促進(jìn)納米材料合成的方法 Interviewer: 固相熒光粉是什么? Strouse: 固相熒光粉為傳統(tǒng)的熒光燈提供了新的物料選擇很多人還沒意識(shí)到其實(shí)每個(gè)熒光燈燈泡都含2-25 毫克的汞在隨便一個(gè)房間里頭可能就有幾百毫克的汞，而這確實(shí)是值得可怕的一件事，尤其是對(duì)兒童 日本和歐洲致力減少燈泡里的汞含量，而為了減少重金屬?gòu)U料，重金屬的使用也相應(yīng)大大減少美國(guó)在這方面也是緊隨其后 Mitsubishi 帶著他們面對(duì)的問題來(lái)到我這里他們告訴我他們想合成一種和傳統(tǒng)燈相似卻不含汞的固相發(fā)光燈我們給予他們的回答：擁有特定光性質(zhì)的高量子效率的納米材料我們不但開發(fā)了合成的化學(xué)，而且我們也開發(fā)了利用微波技術(shù)來(lái)合成納米材料的方法，而我們選擇非微波吸收性的溶劑以達(dá)到更有效的反應(yīng)物加熱選擇非吸收性的溶劑的背后原因就是因?yàn)樗鳛檎{(diào)控結(jié)晶成長(zhǎng)的手段. 因?yàn)槲覀兿胍氖悄軌蚋斓陌逊磻?yīng)物加熱而更快的把它降溫，而這恰恰是微波技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁┑? Interviewer: 微波能量對(duì)這一類的化學(xué)反應(yīng)到底有什么好處？ Strouse: 從化學(xué)角度，工業(yè)科學(xué)角度一個(gè)典型的納米材料合成反應(yīng)就好像要引爆一樣，存在巨大的危險(xiǎn) 性一個(gè)納米合成反應(yīng)需要在有機(jī)溶劑，比如說(shuō)磷化氫里進(jìn)行，330 攝氏度的溫度并且注入不同的中間體結(jié)果就是存在巨大的材料分布差異和極為困難的參數(shù)控制在利用微波合成方法時(shí)，我們可以透過(guò)控制微波功率和微波輸出時(shí)間來(lái)直接控制納米結(jié)晶的成長(zhǎng)過(guò)程 把反應(yīng)物放入微波腔，原本需要數(shù)小時(shí)甚至是幾天時(shí)間的化學(xué)反應(yīng)，現(xiàn)在幾分鐘就可以做到了與此同時(shí)我們也達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的目的，減少了能耗也減少了廢料在選擇前體反應(yīng)物時(shí)我們也可以選擇較溫和的因?yàn)槲⒉軌蚪o予足夠能量; 瞬時(shí)的成核，瞬時(shí)的結(jié)晶成長(zhǎng)微波合成帶給我們的是前所未有的對(duì)材料質(zhì)量控制能力 為什么要用微波? 如果要合成高質(zhì)量的材料，成核過(guò)程至為關(guān)鍵 成核過(guò)程的關(guān)鍵就是控制剛開始形成的顆粒的大小幾個(gè)方面會(huì)影響到這個(gè)過(guò)程的質(zhì)量 反應(yīng)溫度可以達(dá)到多高，能在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)達(dá)到反應(yīng)溫度？化學(xué)反應(yīng)物里的能量分布能有多均勻？溫度梯度到底是怎樣？而微波化學(xué)在這些方面都擁有獨(dú)特有點(diǎn)微波可以把物質(zhì)加熱反應(yīng)物的溫度梯度問題不存在因?yàn)槲⒉ㄊ侵苯影涯芰總鞯椒磻?yīng)物上那么還有什么？ Z重要的就是聚焦的單模微波能量足夠可以把反應(yīng)物溫度提升到300 攝氏度這和家用的多模微波爐可是大相徑庭 一般的微波爐是不能夠用于合成納米材料的我們?cè)诤虲EM 合作前也曾經(jīng)嘗試過(guò)許多微波合成儀我們的突破便是發(fā)現(xiàn)如何利用微波來(lái)控制納米結(jié)晶的成長(zhǎng)，利用非傳統(tǒng)的溶劑，比如說(shuō)乙烷和辛烷來(lái)有效控制成長(zhǎng)，因?yàn)檫@些烷烴不吸收微波而只有反應(yīng)物吸收微波 CEM Discover 環(huán)形聚焦單模微波合成系統(tǒng)