Scripta Materialia: 具有优异光热效应的镁基金属玻璃纳米线

研究背景

金属纳米结构具有独特的物理和化学特性，如光吸收、催化、散热等。其中，金属表面的纳米结构对于光热效应，特别是在新兴的光热治疗领域的研究和应用具有重要意义。因此，需要一种简便、低成本的方法来制备具有生物相容性的金属纳米结构材料。

图文解读

深圳大学马将课题组利用金属玻璃的热塑性，制备出了直径可调控和具有生物相容性的镁基金属玻璃纳米线(NWs)。制备的纳米线在近红外（NIR）808 nm波长的激光照射下表现出优异的光热效应。

图1. 镁基金属玻璃纳米线制备示意图及纳米线本征结构表征

金属玻璃的纳米工程（Nano-engineering of metallic glasses）是一种独特的设计、制备金属纳米功能表面的工艺。研究人员利用镁基MG在过冷液相区内、优异的流动性进行热塑成型，且样品在热压后保持非晶态结构（图1）。相比于现有纳米结构制造工艺，该加工方法在制备成本和效率具有明显优势，并且为制备生物相容性的金属玻璃纳米结构提供了新的思路。

图2.不同直径纳米线SEM形貌图、直径统计分布和能谱图

扫描电镜结果表明该方法可以制备出大面积的纳米线，直径统计图结果显示可制备不同直径的纳米线，能谱图结果表明纳米线的三种元素分布是均匀(图2)。

图3.镁基MG在纳米模板中的填充过程和纳米结构的形态特征

作者对金属玻璃在纳米模板的填充行为进行了研究（图3），结果表明随着成型压力的增加，纳米线的长度会逐渐变长。

图4. (a) NWs的光热效应示意图；(b) 不同激光功率下的温升率曲线；(c) 不同直径的NWs在1W cm^-2激光照射下的温升率曲线；(d) 不同激光功率下样品表面的红外热成像；(e) 带有SZU缩写的红外热成像

研究人员也对纳米线的光热效应进行了研究（图4），结果表明在0.5 W cm^-2、1 W cm^-2、2 W cm^-2的近红外808 nm波长的激光照射下， 直径为290nm的纳米线温度可分别达到35^◦C、47^◦C、71^◦C。175、221和290nm三种不同直径的NWs在 1W cm^-2功率的激光照射下，最高温度为~50^◦C、~42^◦C和~38 ^◦C，并且也可以利用制备的纳米线进行了光热成像的探索性研究。

文章总结

该文章以“Mg-based metallic glass nanowires with excellent photothermal effect”为题在线发表于Scripta Materialia。硕士研究生黄金标为第一作者，马将教授为通讯作者。该研究得到了广东省重点基础与应用研究计划（2019B030302010）、国家自然科学基金（52122105，51871157，51971150）、国家重点研究发展计划（2018YFA0703604）等资助。

论文信息

Jinbiao Huang, Jiang Ma*, et al. Scripta Materialia, 2022, doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.115036.

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.115036.