中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)界面化學(xué)動(dòng)態(tài)過(guò)程的原位高分辨成像分析

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系劉賢偉課題組在界面化學(xué)過(guò)程的原位高分辨成像方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Dynamic imaging of interfacial electrochemistry on single Ag nanowires by azimuth-modulated plasmonic scattering interferometry”為題近日發(fā)表于Nature Communications。

污染物的催化轉(zhuǎn)化是水污染控制技術(shù)的重要方法，解析環(huán)境催化材料在污染物轉(zhuǎn)化過(guò)程中活性位點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)理解材料的構(gòu)效關(guān)系，解析催化機(jī)理，設(shè)計(jì)并研發(fā)新的環(huán)境催化材料具有重要意義。盡管目前研究人員對(duì)分析納米材料的活性位點(diǎn)有濃厚的興趣，但在溫和的水溶液環(huán)境中，對(duì)單個(gè)納米材料界面反應(yīng)的動(dòng)態(tài)演繹過(guò)程研究仍然存在挑戰(zhàn)。

圖1高分辨表面等離子體散射相干成像示意圖

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)了高分辨等離子體散射干涉成像技術(shù)，通過(guò)調(diào)制入射光有效消除了反射光的干擾，實(shí)現(xiàn)了具有高空間分辨率和高抗干擾能力的表面等離子體散射干涉成像。以銀的表面化學(xué)反應(yīng)為例，研究團(tuán)隊(duì)原位追蹤了溶液中單根銀納米線的動(dòng)態(tài)電化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程，在空間上刻畫(huà)了納米線反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分布，為建立納米線表面缺陷、重構(gòu)與反應(yīng)活性的關(guān)系提供了關(guān)鍵證據(jù)。該免標(biāo)記成像分析方法，可以與電子顯微鏡等技術(shù)耦合表征納米材料的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，為高分辨原位成像分析污染物的催化轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)過(guò)程和解析其構(gòu)效關(guān)系提供了有效的分析方法與技術(shù)平臺(tái)。

圖2 單根納米線表界面動(dòng)態(tài)反應(yīng)過(guò)程的成像分析