嗨，Wendy，
非常感谢您的审阅。我对“强韧膜”的讨论特别感兴趣。这是我的新领域，我有几个问题
1。对于由聚合物或DNA配体组成的纳米颗粒形成的膜，在拉伸和压缩过程中，您是否观察到不对称弹性模量?< / span > < / p > < p > < span > 2。这种膜的典型断裂韧性是多少?膜的断裂是脆性的还是延展性的?< / span > < / p > < p > < span > 3。对于纳米级薄膜结构，拓扑缺陷会导致大量外变形。例如纳米级铜膜[1]和石墨烯[2-3]。你在这些纳米晶体单层/膜中看到类似的效果吗?< / span > < / p > < p > < span > 4。 Working with Prof. Huajian Gao and Prof. Xiaoyan Li, we showed that topological defects can be utilized to design 3D morphlogy of graphene and furture tailor the mechaical properties of graphene [4-5]. I was wondering whether defects can also induce 3D shapes of these membranes?
Reference
1. Zhang, Xiaopu, Jian Han, John J. Plombon, Adrian P. Sutton, David J. Srolovitz, and John J. Boland. "Nanocrystalline copper films are never flat." Science 357, no. 6349 (2017): 397-400.
2. Lehtinen, O., S. Kurasch, A. V. Krasheninnikov, and U. Kaiser. "Atomic scale study of the life cycle of a dislocation in graphene from birth to annihilation." Nature communications 4 (2013): 2098.
3. Warner, Jamie H., Ye Fan, Alex W. Robertson, Kuang He, Euijoon Yoon, and Gun Do Lee. "Rippling graphene at the nanoscale through dislocation addition." Nano letters 13, no. 10 (2013): 4937-4944.
4. Zhang, Teng, Xiaoyan Li, and Huajian Gao. "Defects controlled wrinkling and topological design in graphene." Journal of the Mechanics and Physics of Solids 67 (2014): 2-13.
5. Zhang, Teng, Xiaoyan Li, and Huajian Gao. "Designing graphene structures with controlled distributions of topological defects: A case study of toughness enhancement in graphene ruga." Extreme Mechanics Letters 1 (2014): 3-8.
Hi Mohamedlamine，
谢谢您的提问!
自组装材料的延展性/脆性在很大程度上取决于附着在颗粒上的有机配体的性质。在我的工作中，这种配体是聚苯乙烯(在室温下是脆的)，所以自组装的结构是脆的(但具有高弹性模量)。详细的循环测试尚未进行(在海因里希·耶格的工作中进行了一些变形循环)。我不希望这些材料具有三明治层压板的性能，因为它们的结构有很大的不同。
Wendy
回复非常感谢!
嗨，晓岩，
纳米粒子自组装遵循与(原子)晶体生长相同的原理。超晶格的生长始于液相形成的固体纳米粒子簇核，并在初始固体簇中加入额外的纳米粒子后变得更大。当生长局限于横向时，将形成二维结构。当颗粒被放置在不混溶的流体界面上，或者被纳米颗粒溶液充分润湿的固体基底上时，就会发生这种情况。三维纳米颗粒晶体，允许在三维空间生长，例如通过添加抗溶剂(即向己烷纳米颗粒溶液中添加丙酮)来诱导颗粒结晶，从而轻轻地破坏溶液中的纳米颗粒的稳定性。
谢谢你的问题!
Wendy
亲爱的Xwgu，
非常有趣的分析。
这些新的纳米材料在循环载荷下的行为是什么?如图1所示。A和1。材料可能有一定的脆性。它们是否像您引用的弹性模量值一样具有弹性，或者它们是否具有类似于夹层板的动态位移，即循环和线性应力?
回复非常有趣的评论< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden">
Ahmed你好，
谢谢你的问题!
1)我不知道有任何关于这些结构的动力响应的研究，但是你提出的这种现象应该会引起我的兴趣。2)自组装结构的力学性能可能取决于衬底。如果波纹的曲率在纳米颗粒间距的量级(~10 nm)，则波纹表面会对结构的力学性能产生的影响。我可以想象，如果聚合物配体符合某种非平衡构型的曲面，那么超晶格中残余应变的数量和方向会受到影响。这可能会很有趣!
回复你好，
你好，Wendy，
谢谢你的详细解释。
BestTeng
回复小燕你好!
< /span> Hi Wendy，< p class="MsoNormal">非常感谢您的清晰解释，这对我理解纳米粒子的自组装非常有帮助。
我还有一个问题:正如您在这篇综述中所举的例子，一些纳米颗粒可以组装成二维膜结构，而另一些纳米颗粒可以形成三维超晶格结构。纳米粒子在二维和三维结构形成过程中自组装的主要区别是什么?提前非常感谢!
回复 2018年3月杂志俱乐部:体系结构纳米材料的胶体自组装< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden">
嗨，Wendy，
谢谢你写的这篇有趣的好文章。我有几个问题:
1-这些组合结构显示出某种周期性。有没有对它们的动力响应和减波特性进行研究?周期结构可能会出现频带间隙，并可能具有极端特性(例如，辅助响应、负折射等)。缺陷的存在会导致宇称时间对称性、波的单向传播和局域模式的破坏。这些现象会引起研究人员的兴趣吗?我想知道基底曲率对自组装过程和最终结构的机械响应的影响是什么。特别是，如果我们在衬底中引入波纹，并在由此产生的地形上组装纳米粒子，会发生什么?对所得膜的刚度和韧性应该有一定的影响。也有可能存在一些残余应力或非弹性变形锁定在由于合成曲线几何。 I am interested in designing tunable and adaptive materials system and thus I am curious about such effects on the nanoscale. Thanks again for the intriguing discussion and good luck in your future endeavors!
回复非常好的评论< div class="field- name-comment-body field-type-text-long field-label-hidden">
你好，
谢谢你的提问!
1)没有人观察过在拉伸和压缩条件下具有相同组成和几何形状的纳米粒子阵列。通过比较柱压缩和纳米压痕到厚膜上的拉伸/压缩不对称，由于预应变的差异，单层或几层膜上的膜挠曲(拉伸变形)，甚至压缩和拉伸样品中的配体构象，因为不同的加工步骤来制作样品，这是很棘手的。
2)断裂是脆性断裂还是韧性断裂，取决于所使用的配体。我在研究中使用的短链聚苯乙烯配体在室温下是脆性的，所以纳米颗粒薄膜的断裂也是脆性的。十二硫醇覆盖的金纳米颗粒膜也很脆(Wang等人，Faraday discussion(2015))，因为配体太短而无法纠缠。该体系的断裂强度范围为11-15 MPa，取决于膜厚度和无机纳米颗粒的大小(断裂韧性未测量)。由较长、密度较低的聚苯乙烯配体(聚合物刷)形成的超晶格可能是脆性的，也可能是延展性的，其断裂韧性是大块聚合物韧性的0.2-0.9 (Choi等人，Soft Matter(2012))。
3)单个纳米颗粒的缺陷(如空位和间隙)可能会导致薄膜表面的凹陷或凸起，但我没有看到使用AFM的任何证据。靠近缺陷的聚合物配体可以拉伸或压缩以最小化缺陷。在独立的纳米颗粒膜中看不到波纹，因为膜处于张力状态。我想，如果膜做得很大，或者没有张力，就可以形成波纹。
4. The defects in nanoparticle superlattices definitely affect their mechanical properties. I'm not sure if defects could control topological features in a freestanding structure. One difference between the nanoparticle membranes and a 2D material like graphene is that the "bonding" between nanoparticles is not directional.
回复鼓舞人心的工作!
小妍你好!
感谢您的鼓励意见和有趣的问题!
1)控制缺陷形成和分布的主要因素是纳米颗粒在流体界面上的自组装速率。在自组装过程中，纳米颗粒在其天然溶剂(己烷或甲苯)中沉积在不混溶流体(乙二醇)的液滴上。随着溶剂的干燥，纳米颗粒被限制在不混溶流体上方越来越小的空间，纳米颗粒试图找到一个相对于其他纳米颗粒能量有利的位置。如果干燥过程缓慢，纳米颗粒很可能形成紧密排列的构象。如果干燥发生得很快，纳米颗粒就会被冻结到能量上不利的位置，从而导致缺陷。这两个极限类似于缓慢冷却形成原子晶体和快速淬火形成玻璃。
2)是的，这些纳米颗粒可以形成具有晶界的多晶。晶域的大小取决于成核和生长，就像原子晶体一样。
非常感谢您分享这篇全面而令人启发的评论!胶体纳米粒子可以自发地组装成各种结构的纳米结构和具有独特机械性能的纳米材料，这是令人惊叹的!
我对您关于聚合物接枝纳米粒子超晶格的令人印象深刻的工作非常感兴趣。我有两个问题:(1)观察到纳米粒子在自组装过程中形成了一些缺陷(如空位、间隙)。控制和决定这些缺陷形成和分布的主要因素是什么?(2)纳米颗粒在自组装过程中能否形成具有晶界的多晶结构?提前非常感谢!
嗨，Wendy，
非常感谢您的审阅。我对“强韧膜”的讨论特别感兴趣。这是我的新领域，我有几个问题
1。对于由聚合物或DNA配体组成的纳米颗粒形成的膜，在拉伸和压缩过程中，您是否观察到不对称弹性模量?< / span > < / p > < p > < span > 2。这种膜的典型断裂韧性是多少?膜的断裂是脆性的还是延展性的?< / span > < / p > < p > < span > 3。对于纳米级薄膜结构，拓扑缺陷会导致大量外变形。例如纳米级铜膜[1]和石墨烯[2-3]。你在这些纳米晶体单层/膜中看到类似的效果吗?< / span > < / p > < p > < span > 4。 Working with Prof. Huajian Gao and Prof. Xiaoyan Li, we showed that topological defects can be utilized to design 3D morphlogy of graphene and furture tailor the mechaical properties of graphene [4-5]. I was wondering whether defects can also induce 3D shapes of these membranes?
Reference
1. Zhang, Xiaopu, Jian Han, John J. Plombon, Adrian P. Sutton, David J. Srolovitz, and John J. Boland. "Nanocrystalline copper films are never flat." Science 357, no. 6349 (2017): 397-400.
2. Lehtinen, O., S. Kurasch, A. V. Krasheninnikov, and U. Kaiser. "Atomic scale study of the life cycle of a dislocation in graphene from birth to annihilation." Nature communications 4 (2013): 2098.
3. Warner, Jamie H., Ye Fan, Alex W. Robertson, Kuang He, Euijoon Yoon, and Gun Do Lee. "Rippling graphene at the nanoscale through dislocation addition." Nano letters 13, no. 10 (2013): 4937-4944.
4. Zhang, Teng, Xiaoyan Li, and Huajian Gao. "Defects controlled wrinkling and topological design in graphene." Journal of the Mechanics and Physics of Solids 67 (2014): 2-13.
5. Zhang, Teng, Xiaoyan Li, and Huajian Gao. "Designing graphene structures with controlled distributions of topological defects: A case study of toughness enhancement in graphene ruga." Extreme Mechanics Letters 1 (2014): 3-8.