由于尺寸效应，金属纳米粒子通常表现出不同于块体金属的氧化机制，但是，人们对纳米尺度下金属的氧化反应机理认识较少。山东大学李辉教授和蒋妍彦教授团队首次发现了铝纳米粒子表面氧化物的链状形核与生长机理。研究结果表明，纳米尺度下的氧化反应在铝纳米粒子表面具有选择性。氧化物优先在配位数较低、活性较高的位点处形核，从而形成链状氧化物核心。在低温和低浓度氧气条件下，形核后的链状氧化物将继续在粒子表面生长，最终形成金属-氧化物的核-壳结构；而在较高温度和较高氧气浓度时，氧化物会在动能和内应力的共同作用下外延生长形成链状氧化物的结构,甚至脱离基体生成独立的氧化物团簇。

本文第一作者张邢帆，通讯作者为李辉、蒋妍彦。李辉教授课题组多年来一直致力于纳米功能材料的设计与研发工作，在材料表面润湿性、纳米器件的电子输运性质、金属熔体结构及相变、纳米材料的自组装、金属氧化与腐蚀等多个领域开展了研究。近年来，该团队在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., ACS Nano, NPG Asia Mater. 等国际知名期刊上发表了一系列有重要影响力的研究成果，受到国内外同行的广泛关注。本研究工作得到了材料液固结构演变与加工教育部重点实验室、国家自然科学基金、山东省泰山学者计划、山东大学齐鲁青年学者计划项目的大力支持。

Zhang X, Fu C, et al. Atomistic Origin of the Complex Morphological Evolution of Aluminum Nanoparticles during Oxidation: A Chain-Like Oxide Nucleation and Growth Mechanism. ACS Nano, 2019.

DOI:10.1021/acsnano.8b07633

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07633