热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

我学者通过原位X射线研究发现石墨相变新机制

2021-08-02 16:29     来源:科技日报     X射线

记者从中国科学技术大学了解到,该校朱彦武教授团队通过原位X射线研究,结合第一原理计算提出了3R石墨到2H石墨的层间滑移路径,并通过研究同一区域接触氮化锂前后的薄层石墨拉曼信号变化,确认了其电荷状态变化。相关成果日前发表在知名学术期刊《纳米快报》上。

作为锂离子电池负极、石墨烯制备等领域的重要原材料,石墨一般包含两种晶格结构:六方相(简称2H相)和菱形相(简称3R相)。其中,2H相能量较低,在粉体中占比较高;3R相能量较高,在粉体一般占比较低。但随着石墨颗粒碎化,片径减小,3R相占比逐渐升高,最高可达50%。

最近研究表明,3R相石墨能带结构中包含三维狄拉克锥,电子态具有间隙,在低温下电子传输受表面态支配;3R堆叠形式的三层石墨烯表面具有的平坦能带有助于产生强关联现象,从而产生具有自发对称性破缺,例如铁磁有序态和表面超导态。在已有的石墨相变研究中,为将石墨粉体中的3R相全部转变为2H相,常需要对其进行高温高压石墨化处理,或采用激光加热、焦耳热等手段,所需条件苛刻,能耗较大。

科研人员经过长期研究发现,在石墨粉体中加入少量氮化锂晶体粉末,即可在较低温度下实现大范围片径尺寸宏量石墨粉体中的3R相向2H相完全转变。进一步研究发现,该条件下石墨相变机理为:功函数差异导致氮化锂晶体粉末在接触石墨时将部分电子转移至石墨的共轭π电子云,使得石墨层间距异常增大,从而显著降低石墨层间滑移能垒,使得3R相得以在更加温和条件下转变为2H相。

这项研究成果通过对石墨电子云形态进行调控,有望实现对石墨堆叠形态和性质的精确控制,也为其他碳基材料结构调控及新型碳材料制备提供了新思路。



推荐阅读

同步辐射是什么?有何作用?

同步辐射是速度接近光速的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时(受到径向的加速度,v⊥a),沿着偏转轨道切线方向发射连续谱的电磁波。由于是1947年在美国通用电气公司的一个电子同步加速器中意外发现的,因此命名为同步辐射。 2021-08-06

不断发展的X光安检图像识别基于深度学习的智能识别设计与实现

一套专门针对 X 光安检图像的目标检测算法、数据收集和标定方案,并开发相应的软硬件系统,可与 X光安检机松耦合对接,实现从 X 光安检图像的输入、检测、输出的完整系统。 2021-08-06

大型集装箱车辆透视安检系统之电子直线加速器

大型汽车集装箱透视安检通道系统电子直线加速器是利用微波电场, 沿直线轨道加速电子到较高能量,用高能电子束轰击重金属靶, 产生高能量的X 射线用于检测的装置。 2021-08-06

物理学家创新缩小全球放射治疗差距

放射治疗在超过 50% 的癌症病例的治疗中起着至关重要的作用。但是,作为一个国家收入的函数,在获得放射治疗设备方面存在巨大差异。 2021-08-06

X射线异物检测机在日常生活中的应用

我们日常生活中都会遇到食品里有异物的情况,而使用X射线异物检测机就能够有效降低食品里有异物的风险,异物又分为内源性和外源性,接下来就来讲讲关于异物的危害。 2021-08-06

阅读排行榜