Kredit:Rensselaer Polytechnic Institute
Forskare under ledning av Edwin Fohtung, docent i materialvetenskap och teknik vid Rensselaer Polytechnic Institute, har utvecklat en ny teknik för att avslöja defekter i nanostrukturerad vanadinoxid, en allmänt använd övergångsmetall med många potentiella tillämpningar inklusive elektrokemiska anoder, optiska applikationer och superkondensatorer . I forskningen – som publicerades i en artikel i Royal Chemical Society-tidskriften CrystEngComm , och även med på omslaget till utgåvan—teamet detaljerade en linslös mikroskopiteknik för att fånga individuella defekter inbäddade i vanadinoxidnanoflingor.
"Dessa observationer kan hjälpa till att förklara ursprunget till defekter i struktur, kristallinitet eller sammansättningsgradienter som observerats nära korngränser i andra tunnfilms- eller flingteknologier", säger Fohtung, expert på nya synkrotronspridnings- och avbildningstekniker. "Vi tror att vårt arbete har potential att förändra hur vi ser på tillväxten och icke-förstörande tredimensionell avbildning av nanomaterial."
Vanadinoxid används för närvarande inom många tekniska områden såsom energilagring, och kan även användas för att konstruera fälteffekttransistorer på grund av metallisolerande övergångsbeteende som kan justeras med ett elektriskt fält. Emellertid kan påfrestningar och defekter i materialet ändra dess funktionalitet, vilket skapar ett behov av oförstörande tekniker för att upptäcka dessa potentiella brister.
Teamet utvecklade en teknik baserad på koherent röntgendiffraktionsavbildning. Denna teknik bygger på en typ av cirkulär partikelaccelerator känd som en synkrotron. Synkrotroner fungerar genom att accelerera elektroner genom sekvenser av magneter tills de når nästan ljusets hastighet. Dessa snabbt rörliga elektroner producerar mycket starkt intensivt ljus, främst i röntgenområdet. Detta synkrotronljus, som det heter, är miljontals gånger starkare än ljus som produceras från konventionella källor och 10 miljarder gånger ljusare än solen. Fohtung och hans elever har framgångsrikt använt detta ljus för att utveckla tekniker och fånga små materia som atomer och molekyler och nu defekter. När den används för att undersöka kristallina material är denna teknik känd som Bragg coherent diffraction imaging (BCDI). I sin forskning använde teamet en BCDI-metod för att avslöja nanoskaliga egenskaper hos elektrondensiteter i kristaller, inklusive spännings- och gitterdefekter.
Fohtung arbetade nära med Jian Shi, en Rensselaer docent i materialvetenskap och ingenjörskonst. De fick sällskap i forskningen om "Avbildningsdefekter i vanadin(III)-oxidnanokristaller med hjälp av Bragg koherent diffraktiv avbildning" av Zachary Barringer, Jie Jiang, Xiaowen Shi och Elijah Schold vid Rensselaer, samt forskare vid Carnegie Mellon University. + Utforska vidare
