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:
●  功能材料专业介绍及前景
元素商城整理编辑:功能材料专业主要学习学习无机及分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、材料合成及其应用、材料分析检测与评价技术及聚合物合成原理及工艺学等的基本知识、基本原理和基础实验技能;熟悉国家关于科学技术、材料制备与应用的相关产业、知识产权等方面的政策、法规;受到功能材料制备与加工的专业训练,掌握及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计、归纳、整理、分析......
●  日本重视21世纪新材料领域的发展
元素百科资讯频道:本文主要探讨日本重视21世纪新材料领域的发展。 日本是目前世界上对新材料研究发展赋与最高重视的发达国家, 它是将新材料作为高技术优先发展的领域来进行规划和安排的。 对于90 年代新材料的发展, 日本的野村综合研究所提出了高功能化、超高性能化、复合化和智能化的方向。 日本通产省对未来新材料的需要和增长率进行了调查和预测。1987年日本新材料市场规模为32092......
●  金属多孔材料被过程工程所用来高效分离油水乳液
最近几年,工业在各方面的发展极为迅速,于是很多行业的含油污水的排放量持续增长。这些行业主要是石油开采、石油化工、交通运输、机械加工、纺织、皮革、医药、食品制造等。 相关研究成果得到千人计划的资助,被作为Advance paper发表于最近一期的Journal of Materials Chemistry A (2014, DOI: 10.1039/c4ta01569j)。 以采油行业为......

您确定要从购物车中移除吗???