作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-06 來源:互聯(lián)網(wǎng)
中國科學(xué)院金屬研究所研究員陳春林與日本東京大學(xué)教授Yuichi Ikuhara、重慶大學(xué)副教授尹德強(qiáng)等人合作,在陶瓷材料中發(fā)現(xiàn)了區(qū)別于晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體的固態(tài)物質(zhì)新結(jié)構(gòu)一維有序結(jié)構(gòu)(或稱為一維有序晶體)。
固態(tài)物質(zhì)按其微觀結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性可分為三大類:晶體、準(zhǔn)晶體和非晶體。晶體具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性和平移對(duì)稱性,其原子有規(guī)則地在三維空間呈周期性重復(fù)排列。準(zhǔn)晶體具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性,但不具有平移對(duì)稱性。準(zhǔn)晶體的原子排列具有長程有序,但不具有三維平移周期性。非晶體不具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性和平移對(duì)稱性,其原子排列不具有長程有序。以上是發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體以后,人們對(duì)固態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的普遍認(rèn)識(shí)。
陳春林等人利用掃描透射電子顯微術(shù)與**性原理理論計(jì)算相結(jié)合的方法,在MgO和Nd2O3薄膜材料中發(fā)現(xiàn)了一維有序晶體,更新了人們對(duì)固態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。該結(jié)構(gòu)僅在一個(gè)方向上保留了晶體的平移對(duì)稱性和周期性,在其他方向上其原子呈現(xiàn)無序排列,形成了具有一維平移周期性的長程有序結(jié)構(gòu)。構(gòu)成一維有序晶體的結(jié)構(gòu)單元的原子排列與重位點(diǎn)陣傾轉(zhuǎn)晶界的結(jié)構(gòu)單元非常類似。研究表明,盡管MgO晶體是能隙為7.4 eV的絕緣體,MgO一維有序晶體則是能隙為3.2eV的寬帶半導(dǎo)體。一維有序晶體的發(fā)現(xiàn)表明固態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的種類比人們的已有認(rèn)知更加豐富,并且新結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)與相應(yīng)常見結(jié)構(gòu)類型具有顯著差異。
該項(xiàng)研究得到中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金與國家青年千人計(jì)劃等的資助。相關(guān)成果于12月10日在《自然-材料》(Nature Materials)上在線發(fā)表。
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