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准晶体清晰:材料在显微镜下显示出独特的移动表面结构
2021年05月01日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

在化学类别,宝石和电子领域之间,晶体,具有原子有序且周期性排列的物质的想法非常普遍。


但是大约40年前,科学家发现了一个奇怪的粒子:准晶体。这些是具有奇怪原子排列的结构,虽然表面上类似于晶体,但尽管有序,却缺乏周期性中国化工网okmart.com


由于其结构,准晶体表现出晶体所禁止的对称性,并具有晶体无法显示的令人感兴趣的特性,例如对热流,电流和腐蚀的高抵抗力。


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自发现以来,准晶体已被世界各地的材料科学家广泛研究。由于它们的稀有性,科学家经常求助于模仿它们的模型,称为近似值。最近,在一类称为“ Tsai型近似物”的金基近似物中,检测到了磁阶的存在,其磁性类型可以通过近似值的组成来控制,这是材料科学家探索的令人兴奋的可能性。


在这种越来越复杂的近似中,例如由金(Au),铝(Al)和b(Tb)组成的近似物中,发现磁性顺序是反铁磁性的,其中晶体中的每个离子都带有一个小的磁铁与邻国相反的两极。


在《物理评论》 B发表的一项新研究中,日本东京科学大学(TUS)的Ryuji Tamura教授及其TUS的山姆·科茨(Sam Coates),利物浦大学的Hem Raj Sharma和Ronan McGrath共同探讨了该Tsai型反铁磁表面的原子结构近似的。


负责这项研究的田村教授说:“与金(Ag)基类似物相比,金基Tsai近似物的研究不足,特别是在表面科学领域。了解这些Tsai型材料的结构将会允许深入解释其特定属性,例如磁跃迁,电子特征和超导性。” 他们的研究产生了出乎意料的结果。


Tsai型近似值的构造块是“ Tsai型簇”,即多面体壳,其边数取决于近似值的变体。在他们的研究中,田村教授的团队选择了Au-Al-Tb近似值的1/1变体,其中四面体单元被封闭在十二面体,二十面体,二十面十二面体和菱形三面体中。Tb原子占据了二十面体的顶点,而Au / Al原子占据了其余壳的顶点。


科学家使用扫描隧道显微镜(STM)研究了1/1 Au-Al-Tb单晶的特定表面,并用密度泛函理论(DFT)计算来支持他们的观察结果。


他们发现表面具有奇特的阶梯状结构,其阶梯终止于含有Tb原子的平面,且阶梯高度有趣地表现为使不完整的二十面体的数量减至最少。此外,他们发现平台结构取决于施加到样品的偏置电压的符号。


当处于正偏压时,Tb原子呈菱形或六边形排列,而负偏压则显示Au / Al原子以线性行状结构排列,这是以前在Tsai型材料中未观察到的一种转换。田村教授评论说:“由于这是第一种显示这种方案的Tsai类型的材料,我们需要进一步研究基于Au的Tsai类型,以评估化学成分是否在表面结构中起作用。”


尽管准晶体已经发现了从外科手术器械,LED到不粘煎锅的多种应用,但人们对它们的了解还远远不够,而且最近在类晶体结构中的发现也暗示了它们蕴藏的尚未开发的奇特可能性。


田村教授说:“ Tsai型表面的独特结构表明,准晶体可以用作有机半导体薄膜创建过程中分子吸附的模板。” 他补充说:“了解结构变化如何与磁性相对应,可以为新的应用打开大门。”


可以肯定的是:准晶体要清晰一些!


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