近日，我院光电信息科学与工程系张俊喜研究员课题组在多孔阳极氧化铝膜的纳米通道形状的表征和测量方面取得新进展，相关研究成果以"Revealing the truncated conical geometry of nanochannels in anodic aluminium oxide membranes"为题，发表于Nanoscale (2022, 14: 5356–5368)。

具有自有序纳米通道的阳极氧化铝（AAO）膜在结构色、光子晶体、上转换荧光和纳流体输运等方面具有广阔的应用前景，而且自组织排列有序的AAO膜已被广泛用于制备纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒和纳米柱等功能纳米结构。其中，纳米通道的几何形状对于AAO膜的应用和基于模板法制备功能纳米结构的控制生长以及在光学、磁学、热电、生物学、医学、传感、能量转换和存储领域中的应用至关重要。然而，观测厚AAO膜中的整个纳米通道且具有纳米分辨率的表征仍然是一个挑战性难题，AAO膜中纳米通道的几何形状尚未研究清楚。

该研究首次采用深度剖面透射电子显微方法（DPTEM）对70 微米厚AAO膜的整个横截面进行表征测量，结果发现纳米通道呈圆台形而不是通常认为的圆柱形。这种纳米通道的形状不均一性导致同一片AAO膜沿着通道长轴在不同深度位置纳米通道的反射性能不同，表明这种不均一性会对AAO膜的功能应用产生影响。进一步提出表征模板通道形状不均一性的参数即形状因子，揭示圆台形纳米通道形成机理，提出采用温度梯度蚀刻方法减小纳米通道尺寸不均一的方案并制备尺度分布均匀的圆柱形纳米通道。该研究为理解AAO膜的纳米通道及其功能应用提供了重要的证据。

图1. 同一片AAO模板上 (a) 下 (b) 表面透射电子显微镜（TEM）照片

图2. 70 微米厚AAO膜的TEM横截面图和不同深度通道尺寸的测量结果

张俊喜研究员为论文第一作者，张俊喜研究员与德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授为论文的通讯作者。该工作得到中国科学院固体物理研究所、英国Aston大学和德国伊尔梅瑙工业大学等合作单位的支持。

该研究成果受到国家自然科学基金项目和欧盟第七框架计划（FP7）玛丽·居里行动人才项目等资助。

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/nr/d2nr01006b