三
1.电子束参数 对纳米晶体形 态的影响
2根据实验数据 和观察结果， 分析银纳米晶 体的生长机制
2 电子束参数对相互作用体积的影响
图1
图1 2 电子束参数对相互作用体积的影响
①Silver precursor：银前体
②SiN window ：氮化硅窗口 ③Fluid path length： 流体路径长度 ④Viewing area length： 可视区域长度
控制纳米粒子成核和 生长机制的直接原位
测定
Direct in Situ Determination of the Mechanisms Controlling Nanoparticle Nucleation and Growth
2012 at ACS NANO
汇报人：柳倩 小组成员：李绪送、丁明辉、杨钦平
=100000×，ie=40 pA，电子剂量率3.37electrons/Å2s。 d组中的比例
尺为200nm。
PS ：粒径检出极限为5nm
图2 4 纳米晶体的成长
斜率
总粒子数比（NP） 与时间的函数。 平均每5秒对数据 进行一次过滤。
纳米晶体并没有立即增长而是在几秒钟之后才能观察到。 初始的2s照射还是太小，此时大部分的核低于5nm的检测极限。 在初始时间之后，约20秒进行一次检测，成核速率急剧增加。
图2 4 纳米晶体的成长
箭头（b-d）指定 的纳米晶体的半 径与时间的函数。 平均每10秒对数 据进行一次过滤。
●纳米晶体的生长速率并不恒定，在第一个20-30 s的照射的 纳米晶体生长迅速，然后生长速度明显减慢。
●纳米晶体三维生长（从视频文件NO.1中可看出）
图3 4 纳米晶体的成核
图3 4 纳米晶体的成核——束电流
垂直虚线标记成核 诱导时间的中位数
水平的虚线标记相 应诱导量的中位数
◆ dind(诱导阈值剂量)被通过电子剂量率中位数乘以诱导 时间得出。
◆ 诱导阈值剂量是一个通用的阈值，它指的是纳米晶体 成核和生长到检测极限以上所必需的累积电子剂量。
图2 4 纳米晶体的成长
图2 4 纳米晶体的成长
图像表示出了在t = 0（a），15（b），45（C），75（d）时的生长态 势系列。该时间与最初暴露于电子束的区域有关。（movie NO.1）M
2
制作 电子 透明 窗口
3
用微量吸管在 氮化硅窗口之 间放置约1μL
的硝酸银 溶液
4
5
溶液以
5μL/ min
的流速流 入平台尖 端 （5min）
在原位 STEM下 观察
6 分析观 测结果
为什么仅仅如此就能生 成纳米银晶体呢???
1 电子束诱导纳米粒子生长的放射化学
1
入射电子光束
1
2
+
2
3
+
3
e-
在四个不同的束流下，纳 米晶体的数量与时间的函 数，M =100000×，像素 停留时间为5μs：（红色三 角形），ie= 40，（蓝方） ie= 20 PA，（绿钻）， ie=14 PA（黄色倒三角
形），ie= 7 PA。
●低于电子剂量率dthr= 0.5electron/（A2）阈值（<7 pA的束电流）， 在视野中无法观察到纳米晶体的成核和生长过程 ●在最高的三个电子束电流之间，纳米晶成核的初始速率没有改变 〜20％以上，这表明电子束电流对成核速率并没有显着的影响
1 引言
本文结 构
2结果与讨论 3 实验方法
4 结论
引言
纳米晶体可以通过控制其形态和大小来控制它们的属 性，这是传统的宏观材料所无法比拟的一个特点。
引言
Control over the morphology and size of nanocrystals Allows for control of their properties, a trait unrivaled by conventional macroscopic materials.
图1 3 成核诱导时间和剂量
tind是检测到晶体前的诱导时 间
ti是建立一个稳定状态籽晶群 所需要的时间 tn是成核所需的时间 tg为核生长到可检测尺寸所 需的时间
◆诱导时间：实现从一个稳定的银原子浓度过饱和状态到 检测到纳米晶体之间的时间段 。
图1 3 成核诱导时间和剂量
以（c）中总的粒子 数（左轴）和累积电 子剂量（右轴）作时 间的函数图像。
反应控制生长
●产生单重孪生的籽晶，
能长成各向异性的晶体 板或双锥晶体 ●半径r的与增长t的1 / 2 次方成比例
引言
要真正理解纳米晶体的成核和 生长动力学，并促进其与经典 模型的比较，必须直接原位观 测其成核和生长的机理 ！！
实验 方法
实验方法
1
制备浓度 为0.1mM 和1mM的 硝酸银溶 液
◆相互作用体积被定义为流体路径长度乘以可视区域的积。 ◆由于流体路径长度不变，增加放大倍率，会减少相互 作用体积
2 电子束参数对相互作用体积的影响
图1
①Dwell time： 像素停留时间 ②Beam current： 电子束
◆在相互作用体积大小不变的情况下，增加电子束电流或 像素停留时间，会增加一次STEM扫描期间产生的自由基 数量
电子束辐射
H.
OH.
H2
+
还原
Ag
生长
成核
Ag
结果与 讨论
实验结果讨论与展示
一
介绍实验装 置、电子束 电流和像素 停留时间等 STEM束相 关参数以及 成核诱导时 间与剂量等 概念
二
1.确定成像条件——电 子阈值剂量率
2.单一改变电子束电流、 像素停留时间和放大倍 率，测量成核诱导时间， 并计算相应的诱导阈值 剂量
小尺寸 效应
表面与界 面效应
宏观量子 隧道效应
量子尺 寸效应
小尺寸 效应
表面与界 面效应
量子尺 寸效应
宏观量子 隧道效应
引言
纳米晶体 形貌
成核阶段
经典成核理论（CNT）
生长阶段
LifshitzÀSlyozovÀWag ner（LSW）生长模型
LSW模型
扩散控制生长
引言
●多重孪晶的籽晶，生 长为多面体或接近球 形形状的晶体 ●半径3 成核诱导时间和剂量
图像显示出银纳米晶体从1.0mM的硝酸银溶液中成核的过程。红色轮廓表示通 过图像分析检测到的颗粒，而未被发现的颗粒说明其仍低于检测阈值。放大倍 率为M =100000×，帧速率是0.33fps，停留时间为5μs，ie=40 pA，得到了比
率为3.37electrons/Å2s的电子剂量，标尺为100nm.