基于晶面不对称钝化，合成0D、1D、2D氟化物纳米晶 | NSR研究论文

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近日，北京大学侯仰龙教授课题组发展了一种基于晶面不对称钝化的合成方法，获得了高质量的零维、一维及二维氟化物纳米晶，研究成果发表在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）。

金红石型氟化物MF₂（M = Mn, Fe及Co，四方晶系）是典型的2-亚格子反铁磁体，近年来在自旋电子学领域得到广泛关注。然而，可实现维度控制的液相合成方法尚未出现，合成所需的表面活性剂、氟前驱体及合成环境尚待探索。如能制备出高质量的纳米尺度低维磁性材料，将对磁行为及输运研究，以及具有复杂功能的柔性器件研发带来帮助。

（a）金红石型MF₂（M = Mn，Fe和Co）中的磁相互作用。（b）TEPA分子在FeF₂（001）表面的几何优化构型的侧视图。（c）四种考察分子在FeF₂（001），（100），（110）和（1-10）晶面的吸附能。

研究者使用密度泛函理论（DFT）评估了四种潜在表面配体对于FeF₂特定晶面的吸附行为，由此从理论上预测，对特定晶面进行不对称钝化可能实现MF₂的各向异性生长。在此基础上，研究者合成了三种低维金红石型MF₂（M = Mn，Fe和Co）纳米晶，实验结果与理论评估高度吻合，获得了高质量的零维、一维及二维氟化物纳米晶。

针对产物的晶相和缺陷结构，研究者采用高分辨X射线光电子谱、⁵⁷Fe穆斯堡尔谱、元素成像及电子能量损失谱等方法，考察了产物的表面及体缺陷信息，阐释了体系氧元素的稳定方式。静态及动态磁特性评估证实，表面效应左右了体系的整体磁行为，并检测到异常磁滞、热交换各向异性、增强的磁相变温度等现象。

以上实验数据表明，这种基于特定晶面不对称钝化的方法具有一定的普适性，作者认为文中提出的各向异性控制方法将为诸如FeCl₂、FeBr₂及CrI₃等低维卤化物纳米晶的液相合成提供新的思路。

文章信息：

Anisotropic Fluoride Nanocrystals Modulated by Facet-specific Passivation and Their Disordered Surfaces. Ziyu Yang, Huihui Zhang, Junjie Xu, Renzhi Ma, Takayoshi Sasaki, Yu-Jia Zeng, Shuangchen Ruan, Yanglong Hou, National Science Review

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