我国学者发现神奇“点铁成氢”技术

新华社合肥3月6日电(记者徐海涛)我国专家从实验时的一次“偶然失误”中找到突破口,利用新方法实现低成本的材料加氢相变,发明了堪称神奇的“点铁成氢”技术。这对开发新型功能材料与器件及促进基础理论的发展有重要意义。

中国科学技术大学副研究员邹崇文、教授江俊等人合作研究的这一成果,日前在国际权威学术期刊《自然·通讯》发表。

二氧化钒在68摄氏度时,会表现出数个量级的电阻突变和显著的红外／ＴＨｚ开关效应,在相变存储器、红外激光防护、“智能窗”等方面具有广泛应用前景,但其相对过高的相变温度成为限制应用的瓶颈。

近期,邹崇文研究组博士生陈宇粮在一次用硫酸溶液清洗消除二氧化钒薄膜残余的实验中,不小心用不耐腐蚀的铁镊子夹取了二氧化钒薄膜样品进入酸溶液。这次偶然失误却得到大发现:通常塑料镊子夹取的二氧化钒薄膜在酸溶液中几分钟就会完全腐蚀,而这次仅被铁镊子夹了一角的整片二氧化钒薄膜却在硫酸中安然无恙。

进一步实验发现,在浸入酸性溶液的外延二氧化钒薄膜表面贴附一颗金属颗粒,不但可实现大面积的二氧化钒薄膜表面抗酸溶液腐蚀,还能在温和条件下实现二氧化钒材料加氢,进而很容易改变二氧化钒的电子态实现从绝缘－金属－绝缘的三阶段依次相变。这种相变过程具有极其快速地扩散效应,因而仅用直径1毫米的极小金属颗粒,就可使直径两英寸的二氧化钒外延薄膜抗腐蚀并金属化,从而达到类似“点石成金”的“点铁成氢”效果。

据介绍,该研究预测揭示现象背后的电子—质子协同掺杂机理,发展了一种能更好兼容常规温和环境的掺杂方式,且操作简便、成本低廉。

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