使用应变来控制氮氧化物的特性

日本科学家偶然发现了一种简单的方法来控制缺陷(称为“空位层”)进入钙钛矿氮氧化物，从而导致其物理性质发生变化。该方法发表在《自然通讯》杂志上，可以帮助开发光催化剂.

氮氧化物是由氧、氮和其他化学元素形成的无机化合物。近年来，它们因其有趣的特性而备受关注，例如在光学和存储设备以及光催化反应中的应用。

2015 年，京都大学综合细胞材料科学研究所 (iCeMS) 的固态化学家 Hiroshi Kageyama 和他的团队报告说，他们找到了一种使用比需要 1,000 多摄氏度以上的传统方法更低温度的氨处理工艺来制造氮氧化物的方法C)。新工艺产生了一种多晶粉末，其中缺少氧原子层，称为氧空位层。

该团队想要检查这种氮氧化物的物理特性，因此他们将其作为单晶薄膜生长在基板上。“但是所得薄膜中的氧空位层与原始粉末处于不同的平面，”Kageyama 说。他们想知道下面的衬底是否会影响氧空位层的方向。

该团队在不同的基材上生长了一层氧化锶钒(SrVO 3 ) 薄膜，并在 600 摄氏度的低温下在氨水中对其进行了处理。氧空位层的平面及其周期性——它们出现在薄膜其他层中的频率- 根据基板和覆盖膜中“晶格应变”之间的不匹配程度而变化。晶格应变是衬底施加的一种力，它会导致材料中的原子相对于它们的正常位置发生轻微位移。

“尽管固态化学家已经知道氧缺陷平面在改变氧化物的性质方面起着重要作用，例如诱导超导性，但我们之前无法控制它们的形成，”Kageyama 说。

氧化物通常使用高温反应合成，因此难以控制其晶体结构。在这个实验中使用较低的温度和应变是成功的关键。

“我们的团队开发了一种方法，只需施加应变即可创建和控制薄膜氧化物中氧空位层的方向和周期性，”Kageyama 说。“由于应变能非常大，高达数千摄氏度，我们能够用它来稳定不会以其他方式形成的新结构。”

Kageyama 说，研究氧化膜厚度或反应温度和时间的变化如何影响氧空位层的取向和周期性将很有趣。

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