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清华大学等揭示相变材料的新阶段

来源:科学网 时间:2017-06-05

清华大学物理系于浦研究组及其中外合作者,首次在单一材料中实现了双离子的电场可控结构相变,并揭示了基于三态相变过程中光、电和磁学特性调控的器件应用。相关成果6月1日在线发表于《自然》。该刊同期发表的题为《凝聚态物理:功能材料的转瞬之间》的评述文章对此做出高度评价。

电场控制离子导致的结构相变在物理及材料科学中具有重要意义,并被广泛应用于电池、智能玻璃、燃料电池等应用领域。然而到目前为止,这些调控只依赖于O2-、H+和Li+等单离子的调控,而基于选择性双离子(如O2-和H+)的电场控制相变尚未实现。

研究团队在模型体系氧化物SrCoO2.5结构中首次实现了电场下的双离子(O2-离子和H+离子)的可逆调控,并伴随着SrCoO2.5与SrCoO3-δ以及以前尚未发现的新相HSrCoO2.5之间的三相可逆结构相变。该研究中电场控制下的离子插入和析出及其对应的物相转变,为材料的物性调控提供了一类全新的手段。该发现可被推广到其他一系列材料体系中,从而孕育出大量的新奇结构相变和丰富的功能特性。

同时,该工作通过电场对相变的调控,实现了基于双离子调控的双波段(可见光和红外)三态电致色变效应。可见光可实现环境亮暗的调节;而红外光则具有显著热效应,可实现环境凉暖的调节。通过三相调节可以实现全透、进红外光挡可见光以及全部挡光等三种透光状态,对应着广泛的应用前景。

该校副教授于浦和教授吴健为文章共同通讯作者,博士后鲁年鹏为第一作者。其合作对象还包括中科院物理所、英国杜伦大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室先进光源以及日本理化学研究所的研究人员。


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