研究人员利用离子辐照技术制造纳米粒子，推动清洁能源和燃料转换的发展
作者：麻省理工学院材料研究实验室 Elizabeth A. Thomson
艺术家通过金属溶解和离子辐照两种技术创造出的不同成分的纳米粒子。不同的颜色代表不同的元素，如镍，这些元素可以植入外溶解的金属颗粒中，以调整颗粒的成分和反应活性。
麻省理工学院的研究人员及其同事展示了一种方法，可以精确控制纳米粒子的大小、成分和其他特性，这些纳米粒子是各种清洁能源和环保技术反应的关键。他们利用离子辐照技术实现了这一目标。离子辐照是一种用带电粒子束轰击材料的技术。用这种方法制造的纳米粒子比传统方法制造的纳米粒子性能更优越。
研究小组在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）杂志上写道："通过离子与物质的相互作用，我们成功地设计了外溶纳米粒子的大小、成分、密度和位置。“
例如，他们可以使颗粒的直径大大缩小，最小可达 20 亿分之一米，远远小于仅用传统热溶解方法制造的颗粒。此外，他们还能通过照射特定元素来改变纳米粒子的成分。他们用一束镍离子将镍植入外溶解的金属纳米粒子中，证明了这一点。因此，他们展示了一种直接、方便的方法来设计外溶解纳米粒子的成分。
研究小组还发现，离子辐照会在电极本身形成缺陷。这些缺陷提供了更多的成核点，或者说为溶出的纳米粒子提供了生长的场所，从而提高了纳米粒子的密度。
辐照还可以实现对纳米粒子的极端空间控制。"王说："因为你可以聚焦离子束，你可以想象你可以用它'写'出特定的纳米结构。"我们做了一个初步的演示，但我们相信它有潜力实现控制良好的微观和纳米结构"。
研究小组还表明，他们用离子辐照法制造的纳米粒子比传统的热溶解法制造的纳米粒子具有更高的催化活性。
参考文献：Jiayue Wang et al, Ion irradiation to control size, composition and dispersion of metal nanoparticle exsolution, Energy & Environmental Science (2023). DOI: 10.1039/D3EE02448B
