纳米放大器!X射线衍射成像技术揭示纳米氧化钒中的应变和缺陷

新材料科技 2021-10-15

x射线纳米科学

647 字丨阅读本文需 2 分钟

由伦斯勒理工学院材料科学与工程系副教授Edwin Fohtung领导的研究人员开发了一种新技术,用于揭示纳米结构的氧化钒中的缺陷,这是一种广泛使用的过渡金属,具有许多潜在的应用,包括电化学阳极、光学应用和超级电容器。在这项研究中,研究小组详细介绍了一种无透镜技术,以捕捉嵌入氧化钒纳米片的单个缺陷。

新型同步辐射散射和成像技术专家Fohtung说:"这些观察可以帮助解释在其他薄膜或薄片技术中观察到的晶界附近的结构、结晶度或成分梯度的缺陷的来源。我们相信,我们的工作有可能改变我们对纳米材料的生长和非破坏性三维成像的看法。"

氧化钒目前被用于许多技术领域,如能源储存,并且由于金属绝缘过渡行为可以用电场调整,也可用于构建场效应晶体管。然而,材料中的应变和缺陷会改变其功能,因此需要非破坏性的技术来检测这些潜在的缺陷。

该团队开发了一种基于相干X射线衍射成像的技术。这种技术依赖于一种被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通过磁铁序列加速电子,直到它们几乎达到光速。这些快速移动的电子产生非常明亮的强光,主要是在X射线区域。这种同步辐射光,正如它被命名的那样,比从传统来源产生的光亮几百万倍,比太阳亮100亿倍。

Fohtung和他的学生已经成功地利用这种光来开发技术和捕捉微小的物质,如原子和分子以及现在的缺陷。当用于探测晶体材料时,这种技术被称为布拉格相干衍射成像(BCDI)。在他们的研究中,该团队使用BCDI方法来揭示晶体中电子密度的纳米级特性,包括应变和晶格缺陷。

福通与伦斯勒大学材料科学与工程系副教授史健紧密合作。伦斯勒大学的Zachary Barringer、Jie Jiang、Xiaowen Shi和Elijah Schold以及卡内基梅隆大学的研究人员也参与了 "利用布拉格相干衍射成像技术对氧化钒(III)纳米晶体的缺陷进行成像 "的研究。

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