Nature重磅：中国学者首次实现电场诱导下的双离子调控可逆结构三相相变

【前言】

通过施加电场，控制离子迁移可以实现材料晶相的转变，这一理念可用于电池、智能玻璃和燃料电池等领域。因而，增加可调控的迁移离子的种类和可转变的晶相是增加材料功能的一项重要原则。然而目前为止，调控主要依赖于一类单离子，如O²⁺、H⁺、Li⁺，单离子只能实现两种结构的转变，同时维度相对简单。

【成果简介】

清华大学于浦副教授和吴健教授（共同通讯作者）今日于Nature上在线发表了题为“Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch”的研究论文，首次报道了在电场下，双离子调控的可逆且非易失性的结构相变。通过控制O²⁺和H⁺离子相互独立的嵌入和脱出，可实现在三个不同材料相间的可逆转变：钙钛矿型的SrCoO_3-δ、钙铁石型的SrCoO_2.5和新结构的HSrCoO_2.5。研究这三种不同相的光学吸收性质，发现通过选择性的控制可见光和红外光的透过率，可产生双频段的电致变色效应，从而可应用于智能玻璃中。同时，三种相相互截然不同的电和磁特性使得能实现电场调控的磁性转变。这为电场调控材料结构相转变和相应的性能打开新的研究途径。同期，美国普渡大学的Shriram Ramanathan教授为该成果撰写了题为“Condensed-matter physics: Functional materials at the flick of a switch”的新闻评述（Nature，2017，DOI：10.1038/546040a）。

【图文导读】

图一、电场调控，SrCoO_3-δ、SrCoO_2.5和HSrCoO_2.5（A）间的三相转变

图二、HSrCoO_2.5（A）相的表征

图三、三相相变、双频段电致变色效应以及电调控的金属-绝缘体转变

图四、电场作用、选择性的双离子调控三相磁电耦合

文献链接：Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22389）

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