电子分布的新显微技术揭示了一类量子材料的特征塑造应用

由橡树岭国家实验室显微镜学家Miaofang Chi和范德比尔特理论物理学家Sokrates Pantelides领导的一组研究人员使用一种新的扫描透射电子显微镜技术对称为电极的离子化合物中的电子分布进行成像-特别是松散地漂浮在其中的电子口袋,与原子网络分开。

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新技术,STEM中的差分相衬太空,测量和绘制材料内部的电场和电荷分布。这项研究是DPC首次以这种方式使用技术领域。通过分析数十个此类通道的电荷图像,研究小组发现,只有一些包含理论计算预测的负电荷,而另一些则具有明显更少的负电荷甚至少量的正电荷。

Pantelides数十年的氢气经验表明,基本上不可能消除的氢气痕迹是造成观察到的不均匀性的原因,随后的详细计算证实了这一假设。中子散射实验提供了支持氢情景的证据。

为什么它很重要

Pantelides预计许多物理学家和工程师将利用这项研究的结果来为他们的研究提供信息,因为所有现代技术都建立在材料的电子特性之上。

ORNL纳米材料科学中心的研究人员Chi说,在过去10年中起飞的一个前沿研究领域,“电极由于其奇怪的特性而难以理解”。“这项工作提供了一种直接可视化和量化这些电子的技术,这些电子的行为就像一个没有原子核的原子,为研究电极提供了一种独特的工具。”

“材料很有前途>健康,”西班牙大学Pantelides说物理与工程系教授,William A.&Nancy F.McMinn物理系教授。“我们预计这项工作将用于电极中奇异性质的实验和理论分析以及氢可能在其行为中的作用。”

下一步

目前,计算机科学家正在部署机器学习技术,以快速识别具有电极特征的材料,以便进一步研究。众所周知,电极有利于储存氢气,可用作催化剂,由于其高电子迁移率而携带强电流,并且通常表现出非常规磁性,甚至超导性。这些和其他特性使其开发对一系列新兴技术具有吸引力。

资料来源:范德比尔特大学

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