Le dioxyde de vanadium est un matériau d'oxyde de métal de transition fortement associé avec un large éventail de possibilités d'application.La caractéristique la plus notable est qu'il possède une propriété de transition de phase d'isolation métallique de quatre à cinq ordres de grandeur à 68 ° C. 2Toutes les caractéristiques photoélectriques sont étroitement liées à sa transition de phase, mais sa température de transition de phase relativement élevée est devenue un goulot d'étranglement dans l'application pratique.L'étude approfondie de son mécanisme microscopique à changement de phase a permis d'explorer des méthodes efficaces de changement de phase. La température variable est d'une grande importance dans la promotion de son application pratique.
Les atomes d'hydrogène peuvent effectivement entrer en VO en raison de leur petit rayon atomique 2Treillis pour dopage électronique, en vue de la transition de phase de régulation selon la méthode traditionnelle d'hydrogénation catalytique à haute température des métaux précieux, laboratoire de rayonnement synchrotron national Zou Chongwen Groupe de recherche, Université des sciences et de la technologie de la Chine et le Centre national de recherche en sciences à Microscale Research Group dans Jiang juin VO 2Obtenu à partir du film isolant - un isolant dopé à trois étages VO remplie séquentiellement changer la phase et révèle électrons induite par hydrogénation - métal 2Mécanisme de bande de conduction (Phys. Rev. B 96, 2017, 125130) niveau d'énergie. Cependant, les techniques de dopage classiques reposent sur l'hydrogénation des conditions de haute énergie telles que la température et la pression, ils ont besoin catalyseur de métal noble coûteux, et hydrogéné après la matière est déposée sur la surface du métal catalytique est aussi difficile à éliminer ces inconvénients deviennent une contrainte VO 2matériau à changement de phase et des troubles Hydride régulation de l'application.
Récemment, les chercheurs ont rompu l'hydrogénation catalytique des métaux nobles à haute température pour réguler la VO 2La méthode traditionnelle de transformation de phase réalise l'utilisation de l'adsorption de métaux pour conduire des protons de solutions acides en VO 2Le matériau réalise l'hydrogénation des matériaux à très faible coût dans des conditions douces et invente la technologie de la «génération d'hydrogène monopoint».
La solution d'acide est facilement corrosive, y compris VO 2La plupart des oxydes à l'intérieur, donc l'acide ne peut pas être utilisé comme source d'hydrogène dans le traitement d'oxydation des matériaux d'oxyde dans des conditions normales de température et de pression.Dans l'expérience, les chercheurs ont trouvé que la fonction de travail des particules métalliques et VO 2Après contact avec le film dans la solution acide, VO 2Le film est non seulement non corrodé par l'acide, mais il s'hydrogène rapidement et induit un changement de phase.Ce processus de changement de phase a un effet de diffusion extrêmement rapide, de sorte que seulement deux particules métalliques de petit diamètre (1mm de diamètre) peuvent être utilisées. VO 2Le film épitaxial est résistant à la corrosion et à la métallisation, ce qui permet d'obtenir un effet d'hydrogénation du fer à l'or similaire à celui du fer à or.Les prédictions théoriques révèlent le mécanisme de co-dopage électron-proton derrière ce phénomène. Fonction de travail élevée VO 2Quand les électrons injectent spontanément dans VO 2En raison de l'effet d'induction électrostatique, les protons dans l'acide sont aspirés en VO. 2, faisant VO 2La métallisation et la formation de lacunes d'oxygène peuvent être grandement améliorées, ce qui peut empêcher la corrosion des liquides acides. 2Sur la base, si un métal de travail plus faible comme Al, Zn, etc. est utilisé, plus d'électrons et de protons peuvent être injectés, de sorte que les électrons sont remplis dans la nouvelle bande de valence pour former un nouvel état isolant, Isolation de trois phases à tour de rôle.
La stratégie de co-dopage électron-proton est réalisée par une simple solution d'acide, de particules métalliques, de VO 2Le contact réalise l'ajustement à trois états «état intrinsèque isolant - état du métal - nouvel état d'isolation», qui peut non seulement évoluer vers un dopage compatible avec l'environnement conventionnel mais aussi avoir une influence positive sur la recherche de la synergie électronique. Le dopage est l'une des méthodes les plus efficaces: sur la base du principe du co-dopage électron-proton, les chercheurs ont remplacé la solution acide par une solution d'ions lithium et l'ont transformée en solution. Stratégie de co-dopage aux ions électroniques, qui permet également de réaliser un dopage au lithium-ion et de réguler la VO 2Comportement de transition de phase On a également constaté que cette stratégie permet d'obtenir plus de matériaux d'oxydes, tels que l'hydrogénation dopée au dioxyde de titane (TiO2), en vérifiant la généralité de cette technologie de dopage. Utilisant la catalyse haute température, haute pression et métal noble, cet institut de recherche développe une méthode de dopage plus compatible avec les environnements doux conventionnels, simple et peu coûteuse, très rentable pour développer de nouveaux types de matériaux fonctionnels et favoriser le développement de théories de base. Tout est important.
étude connexe, publiée dans « Nature - Communication », les étudiants de doctorat alimentaire Chen Yu, chercheur invité Wang Zhao a été co-premier auteur, professeur agrégé Zou Chongwen, le professeur Jiang juin auteur de l'étude du Programme national de recherche sur la clé de base de la jeunesse. les scientifiques financés par des projets thématiques, la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine, les fondamentaux des fonds de recherche pour les universités centrales et l'Académie chinoise des sciences et de promotion de l'innovation Association d'autres jeunes.
