이제 Energy of Energy의 SLAC National Accelerator Laboratory와 Stanford University의 연구팀은이 전이 동안 이산화 바이나듐의 원자 구조를 조사하기 위해 강력한 X- 선 산란 기술을 사용했습니다. Nature Materials에 발표 된 그들의 연구 결과는 자료의 원자가 상태를 전환함에 따라 어떻게 재배치하는지에 대한 새로운 이해를 보여주고 과학자들이 특정 응용 분야에 대해 유사한 특성을 가진 재료를 설계하도록 도울 수 있습니다.
SLAC 직원 과학자 인 줄리아 만치니 (Giulia Mancini)는“이산화 바이다듐은 응용 분야의 잠재력으로 인해 흥미 진진한 재료이지만 행동은 퍼즐이었다”고 말했다. "우리는 왜 그것이 금속에서 절연체로 전환되는지, 그리고 그 변화의 원자 메커니즘이 무엇인지 이해하고 싶었습니다."
특정 온도 이상으로 가열되면, 이산화 바이나듐은 결정 격자의 원자가 갑자기 재 배열되는 구조적 형질 전환을 겪습니다. 이 변화로 인해 재료는 금속 특성을 잃고 절연체가되므로 더 이상 전기를 잘 수행하지 못합니다.
연구원들은 SLAC의 Linac Coherent Light Source (LCL)를 사용하여 매우 강렬한 X- 선 펄스를 생성하는 자유 전자 레이저를 사용 하여이 전이를 겪을 때 이산화 바이나듐의 원자 구조를 연구했습니다. 이 펄스를 재료의 샘플에서 발사함으로써 전례없는 세부 사항으로 원자 위치의 스냅 샷을 캡처 할 수 있습니다.
그들의 결과는 재 배열이 결정 격자의 빌딩 블록 인 바나듐-산소 옥타 헤드라의 기울기의 미묘한 변화를 포함한다는 것을 보여 주었다. 이 작은 조정은 재료의 전자 특성을 변화시켜 금속에서 절연체로의 스위치로 이어집니다.
스탠포드 (Stanford)의 박사후 연구원 인 Yixi Xu의 수석 저자 인 Yixi Xu는“놀랍게도 우리는 재료 전환에서 새로운 중간 단계를 관찰했다. "이 단계는 기본 물리학을 이해하는 데 핵심 요소가 될 수 있으며 기술 응용 분야를 위해 비슷한 가역적 변형을 나타내는 재료를 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다."
연구팀은이 중간 단계를 더 조사하고 전자 장치의 향후 재료에서 어떻게 제어되고 사용될 수 있는지 탐구 할 계획입니다.
이 연구는 Doe 's Science Office, SLAC의 LCLS 시설 및 National Science Foundation에서 자금을 지원했습니다.
