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成像技术揭示氧化钒的应变和缺陷

Rensselaer理工学院材料科学与工程副教授Edwin Fohtung带领的研究人员开发了一种新技术,用于揭示纳米结构氧化钒中的缺陷,氧化钒是一种广泛使用的过渡金属,具有许多潜在应用,包括电化学阳极、光学应用、,和超级电容器。这项研究发表在英国皇家化学学会期刊CrystEngComm的一篇文章中,同时也出现在该版的封面上。在这项研究中,该团队详细介绍了一种无透镜显微镜技术,以捕获氧化钒纳米片中嵌入的单个缺陷。

“这些观察结果有助于解释在其他薄膜或薄片技术中在晶界附近观察到的结构、结晶度或成分梯度缺陷的起源,”新型同步加速器散射和成像技术专家Fohtung说。“我们相信,我们的工作有可能改变我们对纳米材料生长和非破坏性三维成像的看法。”

氧化钒目前用于许多技术领域,如储能,并且由于金属绝缘过渡行为可通过电场调节,因此也可用于构建场效应晶体管。然而,材料中的应变和缺陷可能会改变其功能,因此需要使用非破坏性技术来检测这些潜在缺陷。

该团队开发了一种基于相干X射线衍射成像的技术。这项技术依靠一种称为同步加速器的圆形粒子加速器。同步加速器的工作原理是加速电子通过一连串的磁铁,直到它们达到光速。这些快速移动的电子产生非常明亮的强光,主要在X射线区域。这种被称为同步加速器的光,比传统光源产生的光亮数百万倍,比太阳亮100亿倍。Fohtung和他的学生们已经成功地利用这种光来发展技术,捕捉微小的物质,如原子和分子,以及现在的缺陷。当用于探测晶体材料时,这种技术称为布拉格相干衍射成像(BCDI)。在他们的研究中,研究小组使用BCDI方法揭示了晶体中电子密度的纳米级特性,包括应变和晶格缺陷。

Fohtung与Rensselaer材料科学与工程副教授Jian Shi密切合作。他们参与了Rensselaer的Zachary Barringer、Jie Jiang、Xiaowen Shi和Elijah Schold以及卡内基梅隆大学的研究人员关于“使用布拉格相干衍射成像技术对氧化钒(III)纳米晶体中的缺陷进行成像”的研究。