我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)神奇“點(diǎn)鐵成氫”技術(shù)

我國(guó)專家從實(shí)驗(yàn)時(shí)的一次“偶然失誤”中找到突破口，利用新方法實(shí)現(xiàn)低成本的材料加氫相變，發(fā)明了堪稱神奇的“點(diǎn)鐵成氫”技術(shù)。這對(duì)開(kāi)發(fā)新型功能材料與器件及促進(jìn)基礎(chǔ)理論的發(fā)展有重要意義。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)副研究員鄒崇文、教授江俊等人合作研究的這一成果，日前在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

二氧化釩在68攝氏度時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出數(shù)個(gè)量級(jí)的電阻突變和顯著的紅外/THz開(kāi)關(guān)效應(yīng)，在相變存儲(chǔ)器、紅外激光防護(hù)、“智能窗”等方面具有廣泛應(yīng)用前景，但其相對(duì)過(guò)高的相變溫度成為限制應(yīng)用的瓶頸。

近期，鄒崇文研究組博士生陳宇糧在一次用硫酸溶液清洗消除二氧化釩薄膜殘余的實(shí)驗(yàn)中，不小心用不耐腐蝕的鐵鑷子夾取了二氧化釩薄膜樣品進(jìn)入酸溶液。這次偶然失誤卻得到大發(fā)現(xiàn)：通常塑料鑷子夾取的二氧化釩薄膜在酸溶液中幾分鐘就會(huì)完全腐蝕，而這次僅被鐵鑷子夾了一角的整片二氧化釩薄膜卻在硫酸中安然無(wú)恙。

進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在浸入酸性溶液的外延二氧化釩薄膜表面貼附一顆金屬顆粒，不但可實(shí)現(xiàn)大面積的二氧化釩薄膜表面抗酸溶液腐蝕，還能在溫和條件下實(shí)現(xiàn)二氧化釩材料加氫，進(jìn)而很容易改變二氧化釩的電子態(tài)實(shí)現(xiàn)從絕緣-金屬-絕緣的三階段依次相變。這種相變過(guò)程具有極其快速的擴(kuò)散效應(yīng)，因而僅用直徑1毫米的極小金屬顆粒，就可使直徑兩英寸的二氧化釩外延薄膜抗腐蝕并金屬化，從而達(dá)到類似“點(diǎn)石成金”的“點(diǎn)鐵成氫”效果。

據(jù)介紹，該研究預(yù)測(cè)揭示現(xiàn)象背后的電子—質(zhì)子協(xié)同摻雜機(jī)理，發(fā)展了一種能更好兼容常規(guī)溫和環(huán)境的摻雜方式，且操作簡(jiǎn)便、成本低廉。(記者徐海濤)