陈刚 | 原位研究纳米和新能源材料的动态结构

陈刚，2000 年毕业于中国科学技术大学物理系，获学士学位。2007 年于美国普渡大学，获物理学博士学位。2007 年–2011 年，在美国加州大学圣地亚哥分校物理系从事博士后研究。2011 年–2012 年，受聘于美国劳伦斯伯克利国家实验室的材料物理部门。2012 年 10 月，中国科学院引进海外杰出人才加入中国科学院上海应用物理研究所（研究员），并于 2013 年入选国家级人才。2015 年 1 月加入上海科技大学物质科学与技术学院，任研究员。近年在 * Nat. Commun., Phys. Rev. Lett., Nano Lett., Adv. Mater., Angew. Chem.* 等国际知名期刊发表论文 90 余篇；主持国家基金委重点项目和上海市重点项目。

纳米材料的性能与其在真实环境下的动态结构演化密切相关，但传统显微技术难以实现原位观测。本报告展示如何利用同步辐射X射线的高穿透性与高亮度，实时追踪纳米尺度的结构变化，从而解决多个关键科学问题。首先针对同号电荷胶体粒子相互吸引这一长期谜题，我们通过原位掠入射X射线散射发现纳米粒子在气液界面受压时粒子间距减小会导致其浸润深度反常增加的现象。其次在提拉法镀膜中，原位小角散射揭示了“胶体外延生长”现象。针对钙钛矿太阳能电池，利用原位掠入射衍射实时可视化了三维到二维的相变过程，识别出氯诱导的新中间相，并发展了热风辅助非旋涂工艺创下效率新纪录。在钙钛矿纳米晶的高温合成中，我们揭示了其三步生长机制。另外，我们原位研究了锂电池充放电过程中电极材料结构的演变。本报告展示了如何像观看微缩电影一样记录材料从溶液到功能结构的完整过程。

纳米材料的性能与其在真实环境下的动态结构演化密切相关，但传统显微技术难以实现原位观测。本报告展示如何利用同步辐射X射线的高穿透性与高亮度，实时追踪纳米尺度的结构变化，从而解决多个关键科学问题。首先针对同号电荷胶体粒子相互吸引这一长期谜题，我们通过原位掠入射X射线散射发现纳米粒子在气液界面受压时粒子间距减小会导致其浸润深度反常增加的现象。其次在提拉法镀膜中，原位小角散射揭示了“胶体外延生长”现象。针对钙钛矿太阳能电池，利用原位掠入射衍射实时可视化了三维到二维的相变过程，识别出氯诱导的新中间相，并发展了热风辅助非旋涂工艺创下效率新纪录。在钙钛矿纳米晶的高温合成中，我们揭示了其三步生长机制。另外，我们原位研究了锂电池充放电过程中电极材料结构的演变。本报告展示了如何像观看微缩电影一样记录材料从溶液到功能结构的完整过程。