化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  《自然·通讯》研究发现位错是可用来有效调控材料物理特性的新组元
《自然·通讯》研究发现位错是可用来有效调控材料物理特性的新组元
2017-07-07 09:02:13来源:元素商城

元素百科为您介绍科学家研究发现位错是可用来有效调控材料物理特性的新组元。中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室马秀良研究员、朱银莲研究员、唐云龙博士、刘颖博士和王宇佳博士等人组成的材料界面电子显微学研究团队,利用高通量脉冲激光沉积技术,通过调控异质界面位错的柏氏矢量,成功构筑出具有巨大线性应变梯度、超低弹性能以及特殊物理特性的功能氧化物纳米结构。2017年6月30日,英国《自然·通讯》(Nature Communications)期刊在线发表了该项研究成果。

  《自然·通讯》研究发现位错是可用来有效调控材料物理特性的新组元.jpg

应变(尤其是非均匀应变)能够对特定材料结构实施梯度化调节,从而调控甚至诱导产生母体材料所不具备的全新物理特性。但是,非均匀弹性应变通常很难集成在特定器件上,其主要困难在于由非均匀弹性应变产生的“向错”具有非常高的应变能,难以稳定存在。如何突破“向错”应变的能量壁垒,实现对非均匀弹性应变在材料元器件中的有效调控,进而制备具有大范围响应特性的梯度功能材料,是当今先进功能材料领域面临的一个重大基础性科学难题。

金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室的固体原子像界面结构研究团队长期致力于材料基础科学问题的电子显微学研究,经过多年的学术积累,在解决上述基础科学难题方面近来取得突破。他们在利用脉冲激光沉积技术生长氧化物异质界面过程中,采用高通量模式,使BiFeO3/LaAlO3(001)界面产生新奇的、具有面外分量的a[011]刃型位错阵列。像差校正电子显微分析表明,这种新型位错阵列具有晶格旋转效应(类似弹性弯曲变形),使BiFeO3纳米结构中产生高达106/m的线性应变梯度。这种巨大的线性应变梯度通过弯电效应产生了数兆伏/m的内建电场(与传统半导体p-n结或肖特基结的内电场相当),同时也大幅度拓宽了BiFeO3纳米结构的可见光吸收范围。这表明巨大的线性应变梯度可实现对带隙的连续调控,进而影响光电响应特性,增强其光催化特性等。

该项研究结果显示,“向错”的弹性能随尺度的变化具有很强的非线性特征,体现出巨大的尺寸效应。理论计算表明在纳米尺度的BiFeO3/LaAlO3体系中,即便其弹性应变梯度超过106/m,该体系的弹性能低至不及均匀应变下弹性能的十分之一,甚至低于界面失配位错阵列本身的能量。

位错是材料科学中的核心概念之一。该项工作改变了人们对功能材料中有关位错作用的传统认识:位错未必是一定导致某些物理特性降低的结构缺陷,而是能被用来有效调控甚至产生优异物理特性的新组元。该项研究提供了如何利用位错的特性构筑具有连续带隙变化的梯度功能材料的概念、原理及方法。

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 材料及新材料纳米材料  
相关专题: 材料
相关阅读:
●  多层石墨烯压电效应的研究取得进展
元素百科编辑告诉您:多层石墨烯压电效应的研究取得进展。中国科学技术大学教授乔振华课题组与南京大学教授缪峰、王伯根合作,在多层石墨烯的压电效应的研究方面取得新进展,首次在实验上观察到石墨烯材料体系中正的压电效应,并在理论上揭示了多层结构内层间相互作用对该效应的显著贡献。研究成果于9月11日在线发表在《自然·通讯》上,乔振华课题组的博士研究生王科为共同第一作者。 多层石墨烯压电效......
●  新型石墨烯改性纳米防腐涂料可保护金属不受腐蚀
元素百科为您介绍新型石墨烯改性纳米防腐涂料可保护金属不受腐蚀。在通过在防腐涂料中添加石墨烯,并把产品配方进行一系列的改进成功研制出了806石墨烯改性纳米防腐涂料,并通过一系列的实验,不断创新,在2014年3月份成功的将产品应用在地下输油管道的防腐施工中,通过了甲方的全部苛刻的验收条件,获得了客户的好评。目前石墨烯不仅是最坚硬的材料,同时还是防腐涂料领域已知的最薄的一种,一根头发丝的直径约是10万层......
●  纳米产品与纳米污染的相关知识
化学词典为您介绍纳米产品与纳米污染的相关知识。纳米产品中用到最多的纳米材料是纳米银,其次是纳米碳(包括富勒烯),接下来依次是纳米锌(包括氧化锌)、纳米硅、纳米钛(包括氧化钛)和纳米金,然而纳米产品是存在污染隐患的。 纳米材料存在污染隐患 据统计,2010年纳米材料的生产量已经几乎达到几百万吨。纳米材料在生产、使用、废弃过程中,必然会通过各种途径以“三废”形式进入......

您确定要从购物车中移除吗???