The Best Nanoparticle Size Distribution for Minimum Thermal Conductivity
哪种尺寸的纳米颗粒嵌入晶体固体中产生最低的热导率？纳米颗粒长期以来被证明可以通过散射声子来降低晶体的热导率，但大多数以前的工作都假设纳米颗粒具有单一的尺寸。在这里，我们使用优化方法来表明，最好的纳米粒子的尺寸分布，分散广泛的热声子谱不是一个类似的广泛的分布，而是在精心选择的纳米粒子半径的几个离散的峰值。对于SiGe，最佳尺寸分布产生低于非晶硅的热导率的热导率。此外，我们证明了一个简化的分布产生几乎相同的低热导率，可以很容易地制造。我们的工作为如何操纵声子的全谱提供了重要的见解，并将指导更高效的热电材料的设计。
2015-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and properties of luminescence polymer composites with erbium/ytterbium oxides and gold nanoparticles
稀土掺杂的光学材料对于光电子学中的光源以及高效的光放大元件和光子学的其他元件是重要的。在以前开发的无水，低温合成Er/Yb氧化物的方法的基础上，从它们的氯化物，我们制造了适当的纳米粒子与定义的参数，并使用它们的光学透明，发光聚合物纳米复合材料的发展与低光散射，适合于直接，光诱导形成的光子元件。在这样的纳米复合材料中引入预先形成的金纳米颗粒也进行了检测，并由于等离子体效应的影响而增强发光。
2017-01-06 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Nanoparticle Shape on Polymer-Nanocomposite Rheology and Tensile Strength
纳米粒子可以通过多种机制影响聚合物材料的性能。考虑到富勒烯，碳纳米管，粘土或石墨烯片纳米复合材料，我们研究颗粒形状如何影响熔体剪切粘度$η$和拉伸强度$τ$，我们通过分子动力学模拟确定。我们的模拟紧凑的（二十面体），管或棒状，片状模型纳米粒子的粘度$η$相对于纯熔体的数量级增加。这一发现显然不能用连续流体力学来解释，我们提供的证据表明，在我们的模型纳米复合材料中的$η$的增加有其起源于纳米颗粒之间的链桥。我们发现，这种增加是最大的棒状纳米粒子和片状纳米粒子最少。奇怪的是，随着链长$N$的增加和颗粒形状的各向异性，$η$和$τ$的增强表现出{ \it相反的趋势}。显然，单独的桥接链的概念不能占$τ$的增加，我们建议，片状纳米颗粒的可变形性或柔性有助于纳米复合材料的强度和韧性，通过降低复合材料的泊松比的相对值。我们的模拟点的纳米粒子形状的聚合物纳米复合材料的机械和加工性能的重大贡献。
2007-01-24 cond-mat.mtrl-sci
The origin of mechanical enhancement in polymer nanoparticle composites with ultra-high nanoparticle loading
具有超高纳米颗粒负载量（> 50%）的聚合物纳米颗粒复合材料（PNC）已经显示出与其组分的纯体系相比同时表现出显著改善的强度、刚度和韧性。最近的实验研究表明，即使在低聚合物填充分数，硬度和模量显着增加的聚合物填充分数在这些高负载的PNC的效果。在这项工作中，我们的目标是通过检查拉伸变形下的聚合物和纳米粒子（NP）的动力学来了解这些性能增强的起源。我们进行分子动力学（MD）模拟的粗粒度，玻璃状聚合物在随机紧密包装的纳米粒子填料与不同的聚合物填充分数。我们表征的PNC系统的力学性能，比较NP重排行为，并研究在聚合物玻璃化转变以下的变形过程中的聚合物链段和链级动力学。我们的模拟结果证实了实验观察到的模量在低聚合物填充分数的增加，我们提供的证据表明，机械增强的来源是聚合物桥接效应。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ordering Nanoparticles with Polymer Brushes
将纳米颗粒有序排列成所需的超结构通常对其技术应用至关重要。我们使用分子动力学模拟来研究溶剂蒸发时，纳米粒子在聚合物刷中随机接枝到平面表面的组装。最初，纳米颗粒分散在润湿聚合物刷的溶剂中。在溶剂蒸发之后，纳米颗粒或者在刷子内部或者吸附在刷子的表面，这取决于纳米颗粒-聚合物相互作用的强度。对于强的纳米颗粒-聚合物相互作用，只有当刷密度被微调以容纳单层纳米颗粒时，才形成二维有序阵列。当刷密度高于或低于该最佳值时，纳米颗粒的分布在空间上表现出较大的波动，并且堆积顺序减小。对于弱的纳米颗粒-聚合物相互作用，纳米颗粒在聚合物刷的顶部排列成六边形阵列，只要接枝密度足够高以产生致密的刷。观察到一个有趣的愈合效果的低接枝密度聚合物刷，可以变得更均匀的存在下，弱吸附的纳米粒子。
2017-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interparticle interaction and size effect in polymer coated magnetite nanoparticles
磁性和穆斯堡尔谱的研究已经进行了聚合物包覆的磁铁矿纳米粒子的粒径从5.1到14.7 nm。磁化强度（TM）的温度依赖性的最大值被发现是不一致的颗粒尺寸（DTEM）。有效磁各向异性（Kan）随着DTEM的减小而增大，这归因于表面各向异性的增大。在TM以上发现的磁化强度和剩磁的不存在表明了超顺磁性行为，这也在与温度相关的穆斯堡尔谱结果中观察到。超精细场的温度依赖性被发现遵循类似的块状磁铁矿的饱和磁化强度的依赖性。
2006-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning Potential of Mean Force between Polymer Grafted Nanoparticles
在纳米颗粒表面接枝聚合物链是控制其在聚合物基质中自组装和分布的一种众所周知的途径。通过改变单个纳米颗粒表面上的接枝图案，实现了各种各样的自组装结构。然而，准确估计一对接枝纳米粒子之间的平均力的有效潜力，决定它们在聚合物基质中的组装和分布是纳米科学中的一个突出挑战。在这里，我们提出了一种新的深度学习方法，该方法从聚合物接枝纳米颗粒簇的分子动力学轨迹中学习一对接枝纳米颗粒之间的相互作用。随后，我们进行了基于平均力的分子模拟的深度学习潜力，该模拟预测了大量聚合物接枝纳米颗粒自组装成各种各向异性超结构，包括依赖于3D中纳米颗粒浓度的聚合物网络和双层。平均力预测的自组装超结构的深度学习潜力与聚合物接枝纳米颗粒的实际超结构一致。这种深度学习框架非常通用，可以加速自由空间或聚合物基质中聚合物接枝和未官能化纳米颗粒的自组装和相行为的表征和预测。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magnetic Chains Created by Polymer-Induced Assembly of Hollow Cobalt Nanoparticles
以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为模板，在乙二醇溶液中合成了空心钴纳米粒子（450-750 nm）磁性链。在此过程中，CoCl 2·6 H2O在PVP存在下被N2 H4·H2O还原。所有的Co纳米粒子都是中空的，具有40 nm的壳层，并且自组装成长达约10微米的链状结构。在300 K时，分支的中空Co纳米颗粒链表现出37.5 emu/g的饱和磁化强度，约1.55 emu/g的剩余磁化强度，以及约66 Oe的矫顽力，这比块体的大一个数量级以上
2005-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Analysis of a Polymerization-Induced Phase Separation in Nanoparticle-Monomer-Polymer Blends
我们使用最近由V. V. Ginzburg（Macromolecules 2005，38，2362.）提出的简单模型对纳米颗粒-单体-聚合物共混物中聚合诱导的相分离进行热力学分析。该模型适用于由纳米颗粒，单体和线性聚合物构成的三元共混物，其中聚合物和单体的相对分数决定聚合反应中的转化率。分析表明，相分离可以发生在聚合过程中的相关参数（相互作用参数，聚合物和颗粒尺寸）的值的大范围内。当目的是通过单体的聚合固定纳米颗粒在单体中的均匀分散时，必须考虑这种可能性。
2013-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low-defectiveness exfoliation of MoS2 nanoparticles and their embedment in hybrid light-emitting polymer nanofibers
二硫化钼（MoS 2）因其独特的光学、电学和力学性能而备受关注。在这里，我们展示了混合，有机-无机发光纳米纤维的基础上获得通过一个简单而廉价的超声处理过程中N-甲基-2-吡咯烷酮的二硫化钼纳米粒子掺杂剂，并成功地封装在聚合物长丝。发现缺陷保持低，并保持化学计量，通过实施，温和的剥离方法，允许生产的二硫化钼纳米粒子。如此获得的混杂纤维是光滑的、均匀的、无瑕疵的，并且表现出明亮且连续的光发射。此外，它们显示出沿其纵轴波导自发射光的显著能力。这些研究结果表明，使用温和的剥离方法实现的发射MoS 2纤维作为新型和非常有前途的光学材料，用于构建传感表面和作为光子电路的组件。
2018-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of polymers and polymer nanocomposites
聚合物因其功能多样、重量轻、成本低、化学稳定性好等特点，在工业和日常生活中得到了广泛的应用。然而，在热交换器和电子封装等应用中，聚合物的低导热性是主要的技术障碍之一。提高聚合物的导热性对于这些应用是重要的，并且在过去二十年中已经成为非常活跃的研究课题。在这篇评论文章中，我们的目标是：1）。从聚合物形态、链结构和链间耦合等方面系统总结了分子水平上对聚合物热传递机理的认识; 2）.强调了最近在提高纳米结构聚合物和聚合物纳米复合材料的导热性方面所做的努力的基本原理。最后，我们概述了高导热聚合物和聚合物纳米复合材料的主要进展，挑战和展望。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Conductivity of Thin-Film Composites Containing Silver Nanoparticles Embedded in a Dielectric Teflon AF Matrix
采用气相共沉积法制备了银纳米粒子嵌入电介质聚四氟乙烯（Teflon）\textregistered AF基体中的薄膜纳米复合材料。这些复合材料的电导率原位测量作为在各种金属浓度下的膜厚度的函数。在低金属浓度（<30%）下，观察到介电行为和随膜厚度的非常小的变化。在中等至高银负载量（30-80%）下，随着膜变厚，观察到电导率的大幅增加。随着厚度的进一步增加，电导率变平。在非常高的银含量（>90%）下，破碎的分形纳米团簇能够进一步互连以实现渗滤过程，并最终演变成具有介电聚合物夹杂物的金属连续体。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of electric field on the photoluminescence of polymer-inorganic nanoparticles composites
我们报道了电场对光致发光的影响，PL，从一个由共轭聚合物与氧化锌纳米粒子混合组成的复合材料。我们发现，在没有电场的情况下，复合膜的PL发射在蓝色和绿黄色区域有两个最大值。对平面金电极施加偏压抑制了绿-黄发射，并使唯一的PL发射最大值向蓝色区域移动。聚合物-纳米颗粒复合材料的电流-电压特性表现出非均匀聚合物-无机结构的典型非线性行为。复合结构中激发态的产生意味着存在几种辐射复合机制，包括形成包括激基复合物状态的聚合物-纳米颗粒复合物以及聚合物和纳米颗粒之间的电荷转移，其可以通过电场控制。
2008-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of Nanoparticle Additives on the Fragility of Polymer Glass Formation and the Buchenau Relation
通过分子动力学模拟研究了纳米粒子（NP）的加入对玻璃形成聚合物熔体脆性的影响。我们发现纳米颗粒体积分数$ϕ$超过$\approx$ 5%的脆性显着变化，其中脆性变化与德拜-沃勒因子$<u^2>$的大小的逆方差相关，该因子是局部“刚度”波动的量度。我们还确认了所有$ϕ$和聚合物-NP相互作用类型的$<u^2>$和结构弛豫时间$τ$之间的Buchenau关系的有效性。
2009-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Morphological Control of Grafted Polymer Films by Nanoparticle Binding
在许多纳米技术应用和生物系统中会遇到纳米颗粒和聚合物样物体的混合物。我们研究的行为接枝聚合物层的纳米粒子被吸引到聚合物使用基于格子气的平均场论和伴随的粗粒度布朗动力学模拟装饰。我们发现，纳米粒子的存在下，可以诱导大的层形态的形态转变。特别是，在中等纳米颗粒浓度下，纳米颗粒导致接枝表面上方聚合物层的高度降低，这通过新型一级相变发生，以使聚合物和纳米颗粒之间具有足够强的吸引力，而对于弱吸引力则平稳。该理论的预测定性同意所观察到的行为嫁接天然未折叠的蛋白质链结合蛋白质。结果还通知设计纳米聚合物层形态的方式。
2011-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of nanoparticle size, loading, and shape on the mechanical properties of polymer nanocomposites
通过粗粒分子动力学模拟研究了球形、三角形和棒状纳米粒子对聚合物纳米复合材料力学性能的影响。我们专注于纳米颗粒的尺寸，负载，质量和形状如何影响PNC的弹性模量，在故障和抵抗空腔的形成和增长，在外部应力的应力。我们发现，在强的聚合物-纳米颗粒相互作用的制度，通过临时聚合物-纳米颗粒交联的聚合物网络的形成具有PNC增强的主导作用。球形纳米颗粒的尺寸与聚合物单体的尺寸相当，其在增韧PNC方面比较大的球形颗粒更有效。当比较球形、三角形和棒状几何形状的颗粒时，棒状纳米颗粒成为最好的PNC增韧剂。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bare and Polymer Coated Iron Oxide Superparamagnetic Nanoparticles for Effective Removal of U (VI) from Acidic and Neutral Aqueous Medium
在水中合成了超顺磁性γ-Fe_2O_3纳米粒子（直径为5 nm）。裸颗粒在~ pH 2时表现出良好的胶体稳定性，这是因为具有+25 mV的表面电荷的强静电排斥。聚丙烯酸（PAA）包覆的颗粒在~ pH 7下表现出显著的胶体稳定性，具有丰富的游离羧基作为后续官能化的反应位点。在这项工作中，我们使用zeta电位分析，透射电子显微镜，小角X-射线散射，电感耦合等离子体质谱法研究裸和涂层胶体超顺磁性纳米粒子在pH 2和pH 7的吸附行为的U（VI）。在pH = 2时，铀酰离子（UO_（22+））吸附在裸颗粒表面，颗粒表面电荷减少。这引起颗粒附聚。在pH 7时，铀酰离子（UO 22+）水解并形成直径约50 nm的氢氧化铀板状颗粒。PAA包覆的氧化铁纳米颗粒吸附在这些氢氧化铀（VI）板的表面上以形成沉淀到分散体底部的大聚集体。在pH 2和pH 7下，通过外部磁场可以容易地从水环境中收集和提取所得到的U（VI）/纳米颗粒复合物。结果表明，无论是裸的还是聚合物包覆的超顺磁性γ-Fe 2 O3纳米粒子都是潜在的U（VI）吸附剂。
2018-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Signature of multiple glassy states in micellar nanoparticle-polymer composites
我们目前的胶束纳米粒子-聚合物复合材料的固定体积分数和可变的聚合物链接枝密度的动态温度依赖性测量的结果。对于具有较低接枝密度的纳米粒子，我们观察到动态逮捕状态在低温下对应于一个有吸引力的玻璃，而在高温下，相同的系统显示典型的排斥玻璃的松弛。对于更高的接枝密度，低温动力学更类似于在高温下跨越到排斥玻璃的凝胶。这种迷人的动力学转变的可能原因被描绘出来。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Three-port beam splitter for slow neutrons using holographic nanoparticle-polymer composite diffraction gratings
观察到了慢中子在纳米粒子-聚合物复合光栅上的衍射。通过仔细选择光栅参数，如光栅厚度和间距，三端口冷中子分束器操作-分裂成正负第一和零衍射级的入射中子强度相等-实现。作为一种可能的应用，泽尼克三光路干涉仪进行了简要讨论。
2012-05-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Metal to insulator transition, colossal Seebeck coefficient and ultralow thermal conductivity in solution-processed monodispersed nickel nanoparticles
我们在这里报告金属到绝缘体的转变，巨大的塞贝克系数和超低的热导率（其体积值的0.0057分之一，显着小于许多众所周知的热电材料和硅，显示在热电，电子和光子学的散热的潜在应用）在单分散的良好特征的Ni纳米粒子。因此，热电功率因数和品质因数显着增强相比，他们的散装对应。有趣的是，已经观察到从金属到半导体到最终电绝缘行为的系统交叉，大的负电阻温度系数和n型导电到p型导电的颗粒尺寸减小。这些结果主要归因于金属/有机物界面的形成、局域电子密度的增强以及各种缺陷对电子和声子的多尺度散射。因此，这项研究将开辟一条新的途径，使更好的热电通过纳入这样的纳米粒子在半导体主机。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Dispersing Nanoparticles in a Polymer Film via Solvent Evaporation
采用大规模分子动力学模拟研究了溶剂蒸发过程中纳米粒子在聚合物薄膜中的分散行为。当溶剂蒸发时，在液体/蒸气界面处形成致密的富含聚合物的表层，其取决于NP/聚合物相互作用的强度而为富含NP或贫乏NP。当纳米颗粒被聚合物强烈润湿时，纳米颗粒在界面处积聚并形成层。然而，当NP仅被聚合物部分润湿时，大多数NP均匀地分布在聚合物膜的本体中，致密的表层用作阻挡层以防止NP移动到界面。我们的研究结果指出了一种可能的途径，采用不太有利的NP/聚合物相互作用和快速溶剂蒸发，以均匀地分散在聚合物膜中的NP，相反的共同信念，强大的NP/聚合物的吸引力，需要使NP良好地分散在聚合物纳米复合材料。
2016-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structure and dynamics of a polymer-nanoparticle composite: Effect of nanoparticle size and volume fraction
我们使用分子动力学模拟研究了半稀释，未缠结的聚合物溶液中含有分散良好，弱吸引力的纳米粒子（NP）的大小（$σ_N$）小于聚合物的回转半径$R_g$。我们发现，如果$σ_N$是大于单体的大小的聚合物溶胀，而较小的NP导致链收缩。如果体积分数$ϕ_N$增加，则聚合物链（$D_p$）和NP（$D_N$）的扩散系数降低。$D_p$的减少可以很好地描述的约束参数，而$D_N$显示出更复杂的依赖于$σ_N$，这是由于能量和熵效应之间的相互作用。当$ϕ_N$超过依赖于$σ_N$的值时，NP不再很好地分散，并且如果$ϕ_N$增加，则$D_N$和$D_p$增加。
2018-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
nanoNET: Machine Learning Platform for Predicting Nanoparticles Distribution in a Polymer Matrix
聚合物纳米复合材料（PNC）提供了与其组成相关的广泛的热物理性质。然而，由于PNCs的组成和化学空间巨大，建立一个普适的PNCs组成-性质关系具有挑战性。在这里，我们解决了这个问题，并开发了一种新的方法来模拟PNC的成分-微结构关系，通过一个智能机器学习管道命名为nanoNET。nanoNET是一种纳米颗粒（NPs）分布预测器，建立在计算机视觉和图像识别概念之上。它将无监督深度学习和回归集成在一个完全自动化的管道中。我们进行粗粒度的分子动力学模拟的PNCs和利用数据来建立和验证nanoNET。在此框架内，一个随机森林回归模型预测的NP分布在PNC的潜在空间。随后，基于卷积神经网络的解码器将潜在空间表示转换为给定PNC中NP的实际径向分布函数（RDF）。nanoNET非常准确地预测了许多未知PNC中的NP分布。这种方法是非常通用的，可以加速的设计，发现，并从根本上理解PNCs和其他分子系统的组成-微结构关系。
2022-08-24 cond-mat.mtrl-sci
On the electric conductivity of highly ordered monolayers of monodisperse metal nanoparticles
胶体合成的钴-铂纳米粒子的单层，其特征在于不同直径的TEM（透射电子显微镜）沉积在结构化的氧化硅衬底和其特征在于SEM（扫描电子显微镜），GISAXS（掠入射X射线散射），和电输运测量。高度有序的纳米颗粒膜显示出在室温下空间相邻颗粒之间的热激活电子跳跃和在低温下的库仑阻塞。我们提出了一种新的方法来实验确定的粒子充电能量给值为6.7-25.4毫电子伏依赖于粒子的大小和独立的粒子间的距离。这些观察结果得到了FEM（有限元法）计算的支持，显示自电容是决定性的值，它只取决于周围空间的介电常数和颗粒半径。
2009-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Fluorescence lifetime modification in Eu:Lu2O3 nanoparticles in the presence of silver nanoparticles
采用燃烧法和共沉淀法制备了掺铕氧化镥（Eu：Lu 2 O3）纳米粒子，并对它们的性质进行了比较。探索了利用小硅烷分子和长链聚合物的表面改性来解团聚和分散颗粒。结构，形态和光学性能，其特征在于与X-射线衍射，扫描和透射电子显微镜，和激光光谱分别评估这些材料。比较了修饰前后Eu：Lu 2 O3纳米粒子的发光性能，研究了表面配体对发光性能的影响。随后，将Eu：Lu 2 O3纳米颗粒置于由银纳米颗粒组成的薄膜的顶部上，并与银纳米颗粒组合并分散在聚合物基质中。银纳米颗粒的存在导致荧光寿命减少12- 14%。
2011-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Addition to Structure and dynamics of a polymer-nanoparticle composite: Effect of nanoparticle size and volume fraction
在我们以前的出版物（参考文献1）中，我们已经表明，当作为$h/λ_d$的函数绘制时，聚合物的归一化扩散系数$D_p/D_{p0}$的数据落在主曲线上，其中$h$是平均颗粒间距离，$λ_d$是动态长度尺度。在本说明中，我们还表明，归一化的纳米粒子的扩散系数，$D_N/D_{N0}$，崩溃的主曲线作为$h/R_h$，其中$R_h$是纳米粒子的流体动力学半径的函数绘制时。
2019-07-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nanostructured Polymer Films with Metal-like Thermal Conductivity
导热聚合物具有根本意义，并且也可以用于热管理应用。最近的研究表明，拉伸聚合物可以实现高导热性。然而，热在导热聚合物中的传输机制尚未阐明。在这里，我们报告了一种可扩展的聚乙烯薄膜的制造方法，具有62 W/m-K的高热导率。所实现的热导率比典型聚合物的热导率（~0.1 W/m-K）大两个数量级以上，并且超过用作传统导热体的许多金属和陶瓷的热导率。仔细的结构进行了研究，并揭示了该膜由纳米纤维与结晶和非晶区域。与传统观念相反，我们揭示了非晶形态在实现如此高的热导率中的重要性，而不是简单地从结晶度和微晶排列的增强。非晶相达到~16 W/m-K的显著高的热导率。即使如此，我们确定，这种非晶相的存在下是占主导地位的因素，因为薄膜的热导率仍然远低于预测值为散装单晶聚乙烯（237 K/m-K）。这项工作为导热聚合物的合理设计和合成奠定了基础，并为先进的热管理开辟了新的机会，特别是当需要灵活，轻质，化学惰性和电绝缘的热导体时。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and thermoelectric characterization of Bi2Te3 nanoparticles
我们报告了一种新的合成近单分散，亚10纳米Bi2Te3纳米粒子。首先，描述了一种新的铋纳米颗粒的还原路线，其被用作形成菱面体Bi 2Te 3纳米颗粒的起始原料。通过一种新的肼水合物蚀刻程序的配体去除后，纳米粒子粉末的火花等离子体烧结与保存晶粒尺寸的小球。与以前的Bi2Te3纳米颗粒的性能的工作不同，这种烧结颗粒的完整的热电特性显示出高度降低的热导率和相同的电导率作为散装n型Bi2Te3。
2010-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Matrix Assisted Formation of Ferrihydrite Nanoparticles in a Siloxane/Poly(Oxyethylene) Nanohybrid
基质辅助形成的水铁矿，铁蛋白核心的氧化铁氢氧化物类似物，在溶胶-凝胶衍生的有机-无机杂化的报告。混合网络（命名为di-ureasil）是由不同的平均聚合物分子量的聚（oxidase）链接枝到硅氧烷域通过脲交联，并容纳水铁矿纳米粒子。磁性测量、傅里叶变换红外和核磁共振光谱揭示，聚合物分子量的受控改性允许微调混合基质的能力，以帮助和促进铁在有机-无机界面处的配位以及随后的水铁矿纳米颗粒的成核和生长，所述水铁矿纳米颗粒的核尺寸（2-4 nm）通过并入的铁的量来调整。高分子链的长度、排列方式和结晶度是影响铁水铁矿颗粒锚定和形成的关键因素。
2004-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Mixing--Demixing Transition in Polymer-Grafted Spherical Nanoparticles
聚合物接枝的纳米颗粒（PGNP）可以提供单独通过聚合物或纳米颗粒（NP）不能获得的性质曲线。本文采用粗粒分子动力学模拟和理论平均场模型研究了聚合物接枝球形纳米粒子的对称共聚物熔体的混合-分层转变。我们发现，较大尺寸的NP导致较高的稳定性，对于给定数量的接枝链和链长达到分层是不可能的。最重要的是，接枝链$N_g$数量的增加最初可有利于PGNP的相分离，但进一步增加可导致更难的分层。原因是随着NP周围的系留聚合物链的接枝密度增加而形成的有效核的影响增加。发生这种行为变化的$N_g$的范围和精确值取决于NP尺寸和接枝聚合物链的链长。我们的研究阐明了PGNP的相行为，特别是接枝密度对系统相行为的影响，预计这将为理解这些系统打开新的大门，并对材料科学和医学产生影响。
2019-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
From Silver Nanoparticles to Thin Films: Evolution of Microstructure and Electrical Conduction
银纳米粒子嵌入在介质矩阵的研究，其潜在的宽带吸收光学传感器材料。这一贡献集中在银纳米粒子在不同形态阶段的电性能。电流通过薄膜，由银纳米粒子，其特征在于作为膜厚度的函数。观察到三个不同的导电区。两个相对平坦的区域（“电介质”用于非常薄的薄膜，“金属”用于厚度大于300 - 400埃的薄膜）被一个明显的过渡区域隔开，在该过渡区域中渗流占主导地位。电介质区的特征在于由热激活隧穿过程主导的电传导的孤立的颗粒岛。过渡区由互连的银纳米团簇主导-膜厚度的小增加导致电导率的大增加。厚度在300 - 400埃时，金属导电区占主导地位。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Polymer coated cerium oxide nanoparticles as oxidoreductase-like catalysts
氧化铈纳米颗粒已被证明通过催化有机底物和活性氧的分解来模拟氧化还原酶。这种拟态可以在超氧自由基和过氧化氢中发现，它们是氧化应激相关疾病中产生的有害分子。尽管事实上，纳米粒子的功能化是强制性的，在纳米医学的背景下，聚合物涂层对它们的酶样催化活性的影响是知之甚少。在这项工作中，通过将7.8 nm的氧化铈核与两种聚丙烯酸钠和四种具有不同末端或锚定端基（如膦酸）的聚乙二醇（PEG）接枝共聚物缔合，制备了六种聚合物包覆的氧化铈纳米颗粒。系统地研究了包覆纳米粒子的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和类氧化酶催化活性。结果表明，聚合物涂层不影响氧化铈纳米粒子的类超氧化物歧化酶活性，不损害类过氧化氢酶和类氧化酶活性，并令人惊讶地提高了氧化铈纳米粒子的类过氧化物酶催化活性。还证明了用PEG接枝共聚物涂覆的颗粒比聚（丙烯酸）涂覆的颗粒作为氧化还原酶样酶表现更好，这一结果证实了在颗粒表面具有膦酸作为锚定基团的益处。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling the domain structure of ferroelectric nanoparticles using tunable shells
在Landau-Ginzburg-Devonshire理论的框架下，研究了利用介电性质可调的壳层控制单轴和多轴铁电体球形纳米颗粒中畴结构的可能性.对Sn 2 P2 S6和BaTiO 3纳米粒子进行了有限元建模和分析计算，这些纳米粒子覆盖有高k聚合物、温度依赖的各向同性顺电钛酸锶或具有强烈温度依赖的介电常数张量的各向异性液晶壳。看起来，具有温度依赖性高介电常数（~300 - 3000）的可调顺电壳比具有小得多（~10）的温度无关介电常数的聚合物壳提供了对纳米颗粒极化的更有效的屏蔽。与各向同性顺电和聚合物壳相比，液晶壳（~ 1 - 100）的可调介电各向异性增加了用于控制铁电畴形态（包括单畴状态、畴条纹和圆柱体、曲折和曲折畴以及极化通量闭合畴和涡旋）的新水平的功能。研究结果表明，可调谐壳层覆盖铁电纳米粒子，可以控制铁电纳米粒子的电畴结构形态，从而产生新型铁电存储器和先进的密码学材料。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
The mechanism of the decrease of barriers for oxygen ionic conductivity in nanocrystalline ceramics
计算了表面张力对纳米晶陶瓷中氧离子电导势垒的影响。计算了以氧空位为扩散中心的氧离子扩散激活能。该能量被示出随着纳米颗粒尺寸的减小而减小。根据纳米颗粒的粒径分布，推导了活化能的分布函数。我们得到了离子电导率与温度和纳米晶粒尺寸的关系的解析表达式。这些公式很好地拟合了先前观察到的ZrO 2：16%Y纳米颗粒陶瓷中氧电导率的早期行为。因此，我们进行的考虑表明，纳米颗粒中的表面张力是负责在纳米颗粒样品中观察到的氧离子电导率的本质增强的物理机制，对电导率的主要贡献与颗粒表面附近的区域有关。
2005-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Diffraction of slow neutrons by holographic SiO_2 nanoparticle-polymer composite gratings
用慢中子对记录在SiO $_2$纳米粒子-聚合物复合材料中的全息光栅进行了衍射实验。测试了纳米颗粒浓度、光栅厚度和光栅间距等参数对材料中子光学特性的影响。在光栅厚度约为100微米或更大时，由于记录过程的干扰而导致的光栅结构沿样品深度的衰减成为一个问题。这限制了中子可实现的衍射效率。为了解决这个问题，全息光栅中的Pendellösung干涉效应已经被利用，对于非常冷的中子，衍射效率达到83%。
2011-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Neutron optical beam splitter from holographically structured nanoparticle-polymer composites
我们报告了一个突破性的多功能冷中子衍射元件的搜索。纳米粒子通过全息手段在光聚合物中空间排列。这些光栅结构对于仅200微米的有效厚度显示出高达约50%的冷中子的非常有效的衍射。它们为下一代中子光学器件开辟了一个深刻的前景，具有调谐或调制中子衍射效率的能力。
2010-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effective conductivity in association with model structure and spatial inhomogeneity of polymer/carbon black composites
讨论了聚乙烯/炭复合材料的有效电导率与泡孔结构的关系以及有效电导率与炭黑空间分布的关系。按照吉田的模型，这两种结构在某种程度上可以说是介于著名的麦克斯韦-加内特（MG）和布鲁格曼（BR）极限结构之间。使用各种炭黑的复合材料的TEM照片，我们观察到，较大的是Garncarek的二维（2D）代表性分布的炭黑的不均匀性测量H，较小的是复合材料的有效电导率。
2002-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Near-Field Heat Transfer Percolation in Nanoparticles based Composite Media
研究了含纳米颗粒复合介质中的近场辐射换热。通过仅模拟对相互作用，由于近场辐射的有效热导率计算的热节点模型的基础上。我们强调的发病近场渗流发生早得多的机械渗流在临界体积分数f=0.033。这种机制即使在低体积分数下也显著地增加了热导率。它还指出了一个简单的实验协议，以证明近场接触。
2008-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Transistor behavior via Au clusters etched from electrodes in an acidic gating solution: metal nanoparticles mimicking conducting polymers
我们报告说，紧密间隔的金电极在酸性溶液中的电导可以打开从关闭[绝缘; I]到打开[导电; C]到关闭再次通过单调扫描施加到溶液的栅极电压。我们提出，ICI晶体管的作用是由于依赖于从金电极表面蚀刻的纳米颗粒的电化学过程。这些测量结果非常接近纳米级酸门控聚苯胺晶体管的特性，因此研究人员应该在未来的分子电子学实验中防止误解这种效应。
2004-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-organization of current channels percolation in polymer composite films with thermal nonlinearity of conductivity: comparison of experimental data and computer simulations
针对聚合物复合薄膜中电流（电导率）的异常变化问题，发展了数值方法，可用于电流、压力或温度传感器。一般的非线性模型包括热方程、绝缘复合层电阻率随温度的非线性关系、考虑脱氯化氢反应、导电体系共轭双键的出现以及全控制电路网络的欧姆定律。热传导方程平滑源函数波动的特性允许通过连续的小时间步长来求解非线性封闭系统并进行计算。作为数值计算的结果，我们成功地解释和模拟几乎所有以前似乎异常现象，包括自发跃迁的高导电状态，电导率跳跃与温度变化，样品厚度的依赖性，等等。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
AC conductivity of polymer composites: an efficient confirmatory tool for qualifying crude multi-walled carbon nanotube-samples
目前的通信强调，交流电导率测量的多壁碳纳米管（MWNTs）-聚合物复合材料是一个非常有前途的表征工具，用于鉴定任何原油MWNT-sample电弧合成。它将石墨结构与MWNT的石墨结构区分开，并反映了样品中存在的近一维结构和无序的相对量。这一新的协议将有助于发展更直接和定量的标准，通过不同的技术合成的MWNTs的资格，并肯定会添加到概念理解在可视化的确切作用，不同的控制参数影响MWNTs的生长。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Fast Ultrahigh-Density Writing of Low Conductivity Patterns on Semiconducting Polymers
对改善数据存储、分子电子学和光电子学的局限性的特殊兴趣促进了用于在微米和纳米尺度上图案化聚合物的技术的不断增加的数量的发展。他们中的大多数依赖于原子力显微镜热或静电诱导质量传输，从而创建地形特征。在这里，我们表明，机械相互作用的原子力显微镜的尖端与表面的一类共轭聚合物产生局部增加的分子无序，诱导局部降低的半导体电导率，不相关的可检测的修改的表面形貌。这种现象允许以超过20 $μm s^{-1}$的前所未有的速度在聚合物表面上快速产生低电导率图案;路径具有尖端尺寸（20 nm）量级的分辨率，并且通过导电原子力显微镜尖端在电导率图中检测。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic polymer nanoparticles with controlled dimensions from the morphological transformation of isotropic seeds
如果我们要设计和创造先进的材料，那么在多个长度尺度上理解和控制自组装过程至关重要。特别是，我们在纳米尺度上组织物质的能力已经有了相当大的进步，但仍然远远落后于我们操纵单个分子的技能。我们迫切需要新的工具来控制纳米级的组装，以及对它们如何工作的物理理解。在这里，我们报告了一种新的方法，用于生产高度各向异性的纳米粒子的控制尺寸的基础上的形态转换过程（MORPH为短）驱动的超分子键的形成。我们提出了一个最小的物理模型MORPH，这表明它将被推广到大量的聚合物/纳米粒子系统。我们设想MORPH成为一个有价值的工具，用于控制纳米级的自组装，并为不同的应用程序的功能性纳米结构的生产。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coarse grained modeling of a metal-organic framework/polymer composite and its gas adsorption at the nanoparticle level
ICGM, Univ. Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学）；Sorbonne Université, CNRS, Physico-chimie des Electrolytes et Nanosystèmes Interfaciaux, PHENIX（索邦大学）
本研究通过混合力场建模ZIF-8/PVDF复合材料，揭示了纳米粒子尺寸和形态对气体吸附的影响，发现十二面体结构在常温下具有更高的气体吸附量。
2024-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Windowless Observation of Evaporation-Induced Coarsening of Au-Pt Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
纳米粒子和溶剂之间的相互作用在复杂的亚稳态纳米结构的形成中起着关键作用。然而，这种相互作用的高空间和时间分辨率的直接观察是具有挑战性的与传统的液池透射电子显微镜（TEM）实验。在这里，一个无窗的系统组成的聚合物纳米反应器通过扫描探针嵌段共聚物光刻（SPBCL）沉积在无定形碳膜上被用来研究超细（1-3 nm）Au-Pt纳米粒子的粗化作为溶剂蒸发的函数。在这样的反应器中，均匀的Au-Pt纳米颗粒在电子辐照下由金属离子前体原位合成。薄聚合物膜的不均匀蒸发不仅使纳米颗粒集中，而且还加速了后退聚合物边缘处的聚结动力学。对影响聚结的颗粒力的定性分析表明，聚合物边缘的毛细拖曳在加速这一过程中发挥着重要作用。总的来说，这项工作：1）提供了对溶剂在多元素纳米结构合成过程中纳米颗粒的化学和粗化行为中的作用的基本见解，2）提供了对颗粒如何通过SPBCL过程形成的见解，以及3）显示了SPBCL生成的圆顶，而不是液体细胞，如何用于研究纳米颗粒的形成。更一般地说，它显示了为什么传统的颗粒粗化模型，不考虑溶剂蒸发，不能用来描述发生在薄膜，液体为基础的纳米结构的合成。
2018-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Multiscale modelling of polymer structure and conformations in polymer nanocomposites: A Review
在过去的二十年里，聚合物纳米复合材料由于其与聚合物共混物相比的先进性能而受到工业界和学术界的极大关注。许多计算研究表明，聚合物纳米复合材料的宏观性能强烈依赖于微观聚合物结构和构象。在这篇文章中，我们回顾了模拟研究的基本问题的聚合物结构和尺寸的纳米复合材料含有裸露的球形或棒状纳米粒子。实验上，在聚合物基体中加入纳米颗粒是否会扰乱聚合物链存在争议。
2015-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Structural Fate of Individual Multicomponent Metal-Oxide Nanoparticles in Polymer Nanoreactors
多组分纳米颗粒可以合成具有均匀或相分离的结构，这取决于合成条件和掺入的元素。要了解的参数，确定其结构的命运，多组分金属氧化物纳米粒子的Co，Ni和Cu的组合组成的合成通过扫描探针嵌段共聚物光刻和其特征在于使用相关的电子显微镜。这些研究表明，结晶性，金属组分的比例，和合成温度决定了纳米颗粒的晶体结构和架构。Co-Ni-O系统主要由于CoO和NiO的可溶解性而形成岩盐结构，而Cu-Ni-O具有大的可溶解性间隙，根据退火温度和组成形成均匀的氧化物、异质结或合金。此外，还发现Co-Ni-Cu-O的高有序结构遵循低有序体系的行为。
2017-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoparticle Self-assembly Assisted by Polymers: The Role of Shear Stress in the Nanoparticle Arrangement of Langmuir and Langmuir-Blodgett Films
利用聚合物辅助的纳米粒子自组装，通过剪切应力调控Langmuir和Langmuir-Blodgett膜中纳米粒子排列，研究不同应变条件下量子点结构的形态变化和有序性。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers
本研究通过将可结晶聚合物接枝到SiO₂纳米颗粒上，利用配体定向结晶驱动自组装，两步形成核壳杂化纳米结构，揭示了配体在构建复杂杂化材料中的关键作用。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthesis of stable cerium oxide nanoparticles coated with phosphonic acid-based functional polymers
针对传统后接枝膦酸基聚合物无法在生物流体中稳定亚10nm颗粒的问题，提出一步湿化学合成法，制备了具有核壳结构、高胶体稳定性和高Ce(III)含量的PEG包覆氧化铈纳米颗粒，可用于纳米医学及活性氧清除。
2023-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Elimination of Extreme Boundary Scattering via Polymer Thermal Bridging in Silica Nanoparticle Packings: Implications for Thermal Management
我们对纳米晶系统中热传输的理解的最新进展负责将新技术集成到先进的能源系统中，包括热电制冷系统和可再生能源平台。然而，有一点了解的热能传输机制，管理无序纳米复合材料的热性能。在这项工作中，我们探讨了热传输机制在无序包装的无定形纳米粒子与和没有填充的间隙的聚合物，以量化的影响，在纳米粒子的边缘引入的热边界散射在一个已经无定形的系统和最小的热导率近似的上下文中。通过将修改的最小热导率模型拟合到从80 K到300 K的热导率的温度依赖性测量，我们发现间隙聚合物{ \it消除}无序纳米颗粒填充中的边界散射，这令人惊讶地导致无序纳米颗粒薄膜复合物的总热导率的{ \it增加}。这与我们对有效介质理论的预期和我们对最小导热系数极限的理解相反。相反，我们发现，一个僵硬的填隙材料提高了通过纳米粒子边界的热传输，提高无序纳米粒子包装的热性能。我们希望这些结果提供洞察无序固体，表现出已经低的热导率，通过使用纳米结构和振动热桥接的热性能的可调性。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films
基于聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物（P（VDF-TrFE））的热电和磁电材料为柔性和可穿戴应用的能量收集提供了巨大的希望。因此，本工作的重点是太阳能收集以及磁电现象的两相纳米复合薄膜，其中构成相是锰铁氧体（MnFe 2 O 4）纳米粒子和P（VDF-TrFE）聚合物。采用溶液浇铸法制备了复合薄膜。X射线衍射结果表明，这些薄膜的结晶度较高。研究了铁氧体纳米粒子的铁电、磁性和磁电性能随外加电场和体积分数的变化规律。优化了制备条件，使少量铁氧体纳米粒子的加入改善了纳米复合薄膜的铁电极化。当直流偏置场垂直于电极化的强度方向时，最佳纳米复合薄膜的磁电耦合系数最大，约为156 mV/Oe-Cm。从热电装置的角度来看，还报道了太阳能收集。开路电压为5 V，短路电流的数量级为1 nA的演示没有任何前置放大。因此，这里提出的纳米复合薄膜的磁电和热释电性能的组合指示作为机敏材料，自旋电子器件和指定的磁电基应用的完美候选人。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-Assisted Exploration of Thermally Conductive Polymers Based on High-Throughput Molecular Dynamics Simulations
发现具有更高导热性的无定形聚合物是重要的，因为它们在传热应用中无处不在。随着材料信息学的最新进展，机器学习方法越来越多地被用于寻找或设计具有所需特性的材料。然而，使用机器学习寻找导热聚合物的努力相对有限，主要是由于缺乏具有合理数据量的聚合物热导率数据库。在这项工作中，我们结合高通量分子动力学（MD）模拟和机器学习来探索具有相对较高热导率（> 0.300 W/m-K）的聚合物。我们首先从现有的PolyInfo数据库中随机选择365种聚合物，并使用MD模拟计算其热导率。然后使用这些数据训练机器学习回归模型，以量化结构-热导率关系，进一步利用该模型筛选PolyInfo数据库中热导率> 0.300 W/m-K的候选聚合物。最终确定了133种MD计算的热导率高于此阈值的聚合物。在不同的模拟条件下，选择具有宽范围热导率值的聚合物进行重新计算，并且发现热导率高于0.300 W/m-K的那些聚合物大多被计算以保持高于该阈值的值，尽管精确值有波动。还构建了一个分类模型，在预测导热系数高于或低于0.300 W/m-K的聚合物时，得到了与回归模型相似的结果。这项工作的策略和结果可能有助于自动化的高导热性聚合物的设计。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
