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      二氧化釩奇怪的相變剛剛變得怪異
      
			
      
				2018-11-18 12:47:11
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			  來源：ScienceNews
			
      
		
      
				
		
      
			
      研究人員第一次詳細(xì)了解了當(dāng)超快激光脈沖將材料從電絕緣體轉(zhuǎn)換為導(dǎo)體時，一種叫做二氧化釩的化合物中的原子是如何移動的 - 這與科學(xué)家的預(yù)期完全不同。
      

      二氧化釩奇怪的相變剛剛變得怪異
      

      而不是像一個精心設(shè)計(jì)的芭蕾舞女演員那樣以直接，同步的方式從一個晶體形態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個晶體形態(tài)，原子以無序的方式轉(zhuǎn)移，更像笨拙的派對者做Cha Cha Slide。在11月2日的科學(xué)報告中，對二氧化釩內(nèi)部運(yùn)作的這種新見解可能會讓那些試圖利用化合物的雙重性質(zhì)和其他類似物質(zhì)的工程師了解新技術(shù)。
      

      數(shù)十年來，科學(xué)家一直對二氧化釩的絕緣體 - 金屬轉(zhuǎn)變的性質(zhì)著迷，這種轉(zhuǎn)變發(fā)生在材料加熱到67攝氏度以上或用超快激光脈沖擊中時。但是這種電子表面很難研究，因?yàn)樗l(fā)生在大約150飛秒或十億分之一秒。
      

      其他涉及用激光搔癢二氧化釩原子的實(shí)驗(yàn)僅測量了該轉(zhuǎn)變過程中原子的平均運(yùn)動。這些一般趨勢表明從一個晶體形成到另一個晶體的平滑轉(zhuǎn)變，但不夠詳細(xì)，不足以揭示原子運(yùn)動的微小偏差。
      

      加利福尼亞州門洛帕克SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家馬里亞諾·特里戈(Mariano Trigo)及其同事用超短脈沖的X射線輻射仔細(xì)研究了這種化合物。在用超快的激光閃光擊中二氧化釩樣品以觸發(fā)其絕緣體到金屬的過渡后，研究人員用一系列X射線脈沖擊打化合物，每個脈沖長度為幾十飛秒。
      

      研究合著者，杜克大學(xué)材料科學(xué)家Olivier Delaire解釋說，這種X射線輻射從材料中的原子上散射出來，揭示了每個脈沖時顆粒的位置。脈沖如此迅速和強(qiáng)烈，以至于它們比其他實(shí)驗(yàn)更精確地跟蹤原子的運(yùn)動，且時間間隔更短。
      

      柏林馬克斯普朗克協(xié)會Fritz Haber研究所的物理學(xué)家Ralph Ernstorfer表示，“如此精細(xì)的細(xì)節(jié)中看到這些原子運(yùn)動是非?？岬?rdquo;。
      

      這些原子快照揭示了釩原子從一個晶體結(jié)構(gòu)到下一個晶體結(jié)構(gòu)的混合運(yùn)動。以這種方式重新調(diào)整釩原子的超級計(jì)算機(jī)模擬再現(xiàn)了與實(shí)驗(yàn)完全相同的X射線散射模式。
      

      二氧化釩的超快絕緣體到金屬的轉(zhuǎn)變有一天可能形成超高速電子元件的基礎(chǔ)，或者利用二氧化釩與光和電的奇怪關(guān)系進(jìn)行偽裝或高效加熱和冷卻的設(shè)備(SN Online：10/25/13)。理解這種材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以幫助工程師更好地控制其屬性，加州大學(xué)圣地亞哥分校的物理學(xué)家Richard Averitt表示，他沒有參與這項(xiàng)工作。
      

      Averitt說，Trigo團(tuán)隊(duì)用于研究二氧化釩的技術(shù)也可以幫助研究人員探測其他能夠改變激光影響下的特性的材料。這些材料可能包括切換磁性或變成超導(dǎo)體的材料，這些材料無阻力地傳輸電流。他表示，“在這種雙面材料中揭示原子的存在，這是一個非常光明的未來”。
      
			

			
        
      
			
      
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