Vor kurzem hat das Institut für Metallforschung, Shenyang National Laboratory für Materialwissenschaft, Massiv Atomic Imaging Research Fellow Chen Chunlin, Maxiu Liang, IBM Suez Labor Professor und Nobelpreisträger Johannes Georg Bednorz, sowie die University of Tokyo Professor Yuichi Ikuhara andere Zusammenarbeit, die quasi eindimensional leitende Material auf atomarer Skala SrnNbnO etabliert 3n+2Die Beziehung zwischen der atomaren elektronischen Struktur ihrer leitenden Eigenschaften, die den Bildungsmechanismus der quasi-eindimensionalen leitenden Eigenschaften offenbart. Auf dieser Grundlage Forschungsideen durch Einsetzen in die isolierenden Schicht in dem dreidimensionalen leitfähigen Leitermaterial hergestellt vorgeschlagen.
SrnNbnO 3n+2 (D SrNbO x) Ist eine Art von Oxid, das eine Perovskit-Schichtstruktur, bis zur SrNbO mit 3Die Einführung von überschüssigem Sauerstoff und erhalten. Die Struktur und die Eigenschaften dieser Oxide sind sehr empfindlich für ihren Sauerstoffgehalt und ihre Verteilung, der Sauerstoffgehalt, wie viel die lamellare Struktur der Plattendicke und Leitfähigkeitseigenschaften bestimmt. Schon vor 20 Jahren, Das Forschungsteam um Bednorz hat SrnNbnO erkannt 3n+2(Entlang der a-Achse ist die Leitfähigkeit viel größer als bei anderen kristallographischen Orientierungen), und ihr Bildungsmechanismus wurde diskutiert. Der Ursprung der quasi-eindimensionalen Leitfähigkeit wurde jedoch seit langem auf atomarer Ebene aufgedeckt Immer noch ein herausforderndes Thema.
Chen Chunlin, etc. mit Rasterelektronenmikroskopie und theoretischen Grundlagen Berechnungen in Kombination mit der Methode zur systematischen Studie der SrnNbnO 3n+2 (Einschließlich SrNbO 3.4, SrNbO 3.45Und SrNbO 3.5Etc.) und sein Nb-Ionenvalenzzustand und NbO 6Die oktaedrische Morphologie der Beziehung zwischen dem Elektronenenergieverlustspektrum der Ergebnisse zeigt, dass SrnNbnO 3n+2Die Leitfähigkeit hängt von der Wertigkeit der Nb-Ionen ab: das Material enthält Nb 4+Der Ionenbereich weist eine gute Leitfähigkeit auf und enthält Nb 5+Bereiche der Ionen sind nicht leitend.Überschüssiger Sauerstoff sammelt sich auf dem SrnNbnO an 3n+2Der Zwischenschichtübergangsbereich (gezackte Region in dem Papier) bildet eine isolierende Schicht, so dass die Leitungseigenschaft zweidimensionale Leitungseigenschaften aufweist. Die Ergebnisse der Berechnungen der ersten Prinzipien zeigen ferner, dass der Valenzzustand von Nb-Ionen und dessen NbO 6Die oktaedrische Morphologie steht in direktem Zusammenhang mit: Nb4 + -Ionen befinden sich immer in NbO 6Oktaedrische Mittelposition, und Nb5 + -Ionen sind immer weit von der zentralen Position SrnNbnO 3n+2Die elektrischen Eigenschaften der lokalen Region des Materials bestehen aus seinem NbO 6Die Form des Oktaeders wird durch diese Studie bestimmt, die SrnNbnO offenbart 3n+2Es ist der Ursprung der ersten quasi-eindimensionalen Leitfähigkeitseigenschaften und liefert die Idee für das Design und die Entwicklung neuer quasi-eindimensionaler leitfähiger Materialien. Gegenwärtig wird die kooperative Forschung und Entwicklung für die neuen quasi-eindimensionalen leitfähigen Materialien durchgeführt.
Die Forschung wurde durch Schlüsselforschungsprojekte der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und des National Youth Thousand Talents Programms, etc. finanziert. Relevante Ergebnisse werden online bei ACS Nano veröffentlicht.
Abbildung 1, SrnNbnO 3n+2Das HAADF-Bild einer Verbindung entlang der "010" -Zonenachse Alle Verbindungen bestehen aus abwechselnd angeordneten Ketten- und Zickzackbereichen (a) Typ 2-2-2-2, entsprechend n = 4 (d. H. SrNbO 3.5), (b) 3-3-3-3 - Typstruktur, entsprechend n = 5 (d. h. SrNbO 3.4) (c) Typ 2-3-2-3, entsprechend n = 4,5 (d. h. SrNbO 3.45) (d) Typ 2-4-4-2, entsprechend n = 4,6,6,4 (d. h. SrNbO3.4).
Abbildung 2, SrnNbnO 3n+2Repräsentative Verbindungen EELS-Spektrum-Region (a) 2-2-2-2-Struktur ;. (B) 3-3-3-3-Struktur, (c) 2-3-2-3-Struktur; ( d) 2-4-4-2-Struktur. OK Seiten b und ein Peak-Peak-Verhältnis b / a Valenz von Nb-Ionen innerhalb der Region reflektierte. b / a-Wert ist groß, Nb Wertigkeit +4, Umgekehrt Wertigkeit +5. EELS Struktur Ergebnisse zeigen, 3-3-3-3, 2-3-2-3 und 2-4-4-2 Typ-Struktur zweidimensionale Leiterstruktur ist, 2-2-2- 2 Typ Struktur für den Isolator.
Abbildung 3, SrnNbnO 3n+2Optimierung der Struktur von Modellverbindungen, TDOS und Nb-4dDOS (a) 2-2-2-2-Struktur ;. (B) 3-3-3-3-Struktur, (c) Typ-Struktur 2-3-2-3 ;. (d) 2-4-4-2-Struktur Ergebnisse zeigen DOS Struktur 3-3-3-3, 2-3-2-3 und 2-4-4-2 Typ-Struktur eine zweidimensionale Struktur ist Leiter, 2-2-2-2 Typ Struktur für den Isolator.
Abbildung 4, SrnNbnO 3n+2Repräsentative Verbindungen im NbO 6(A) 2-2-2-2 Typ Struktur (b) 3-3-3-3 Typ Struktur (c) 2-3-2-3 Typ Struktur (d) 2-4 Der gelbe Hintergrund zeigt eine kettenartige Region an.Das Nb-O-Bindungslängenverhältnis in der gezackten Region ist größer, was anzeigt, dass das Nb-Ion von der Mitte des Sauerstoffoktaeders abweicht.
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Herstellung von zweidimensionalem leitfähigem Material: Die Einbringung eines dreidimensionalen Isolationsschicht-Leiters, so dass der dreidimensionale Leiter zweidimensional leitfähig wird.
