Nature重磅：中國學者首次實現電場誘導下的雙離子調控可逆結構三相相變

【前言】

通過施加電場，控制離子遷移可以實現材料晶相的轉變，這一理念可用于電池、智能玻璃和燃料電池等領域。因而，增加可調控的遷移離子的種類和可轉變的晶相是增加材料功能的一項重要原則。然而目前為止，調控主要依賴于一類單離子，如O²⁺、H⁺、Li⁺，單離子只能實現兩種結構的轉變，同時維度相對簡單。

【成果簡介】

清華大學于浦副教授和吳健教授（共同通訊作者）今日于Nature上在線發表了題為“Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch”的研究論文，首次報道了在電場下，雙離子調控的可逆且非易失性的結構相變。通過控制O²⁺和H⁺離子相互獨立的嵌入和脫出，可實現在三個不同材料相間的可逆轉變：鈣鈦礦型的SrCoO_3-δ、鈣鐵石型的SrCoO_2.5和新結構的HSrCoO_2.5。研究這三種不同相的光學吸收性質，發現通過選擇性的控制可見光和紅外光的透過率，可產生雙頻段的電致變色效應，從而可應用于智能玻璃中。同時，三種相相互截然不同的電和磁特性使得能實現電場調控的磁性轉變。這為電場調控材料結構相轉變和相應的性能打開新的研究途徑。同期，美國普渡大學的Shriram Ramanathan教授為該成果撰寫了題為“Condensed-matter physics: Functional materials at the flick of a switch”的新聞評述（Nature，2017，DOI：10.1038/546040a）。

【圖文導讀】

圖一、電場調控，SrCoO_3-δ、SrCoO_2.5和HSrCoO_2.5（A）間的三相轉變

圖二、HSrCoO_2.5（A）相的表征

圖三、三相相變、雙頻段電致變色效應以及電調控的金屬-絕緣體轉變

圖四、電場作用、選擇性的雙離子調控三相磁電耦合

文獻鏈接：Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22389）

本文由材料人學術組大黑天供稿，材料牛編輯整理。

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