维度网讯，英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所（National Graphene Institute, University of Manchester）与中山大学（Sun Yat-sen University）的研究人员首次利用液相透射电子显微镜实时记录了半导体碲纳米结构在液体中的形成和生长过程。

碲是一种重要的半导体材料，广泛应用于电子、热电和光电器件领域，其性能很大程度上取决于纳米结构的形状和尺寸。精确控制其生长过程对器件性能优化至关重要。此前，科学家难以直接观测碲纳米结构在液相环境中的成核与生长细节。

借助液相透射电子显微镜（liquid-phase transmission electron microscopy），研究团队观察到了碲从溶液中析出并自发组织成纳米结构的全过程。最初，溶液中出现球状“晶种”颗粒，随后从晶种上生长出细长的纳米线。随着生长的进行，多条纳米线开始争夺溶液中的可用碲原料，导致不同纳米线的生长速度和分支情况出现显著差异。

定量测量显示，生长速度约为每秒1至15纳米，具体数值取决于电子束辐照条件以及邻近纳米线的存在。这项研究首次将局部生长动力学与溶液中纳米结构之间的实际竞争进行了定量关联。

研究还发现，向体系中添加铋纳米颗粒会显著改变碲的形成机制。铋的加入增加了成核中心的数量，导致形成更为分支的“蕨类状”结构。额外的电沉积实验证实，铋能够降低碲沉积所需的电位，并在相同条件下增加碲材料的总产率。

研究人员表示，实时生长观测使预测和控制标准合成条件下的系统行为成为可能。萨拉·海伊（Sarah Haigh）教授指出，这是首次直接观察到碲纳米线在液体环境中出现和演化，这将有助于实现对其形状和结构的更精确控制。研究合著者邹一超（Yi-Chao Zou）补充说，铋的效应在显微镜实验和经典电沉积中均可重现，这为定向设计纳米结构开辟了新路径。

作者认为，液相电子显微镜与可控添加剂相结合的策略，不仅能够描述，还能定向调控纳米材料的成核和生长机制。这一方法有望加速用于电子器件、能量转换和传感器装置的碲纳米结构的开发进程，因为这些应用对纳米尺度的精确参数要求极高。

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