物理学家在二氧化碳中定位固态三重点

数据点线是二氧化钒的三个固态相中中的两个可以稳定地存在，并且三线满足的点 - 三个阶段可以一起存在。David Cobden / UW

在新出版的研究中，华盛顿大学研究人员详细说明了一流的确定二氧化硫中固态三点的确定。

科学家众所周知，水 - 冰，液体和蒸汽的三个常见相 - 只能在特定温度和压力下稳定地存在，称为三点。

众所周知的是许多材料的固体形式可以具有许多相，但是难以确定三个固相可以稳定地共存的点的温度和压力。

现在科学家现在已经使得首先准确地确定了一种称为二氧化钒的物质中的固态三点钟，这已知用于快速切换 - 从电绝缘体到导体的一秒钟 - 从电绝缘体迅速切换，因此可以在各种技术中有用。

“这些固态三重点难以研究，基本上是因为稳健阶段的不同形状使得它们难以在他们的界面上愉快地匹配，”华盛顿州理学教授大卫科登说。

“理论上，有许多三重点隐藏在固体内，但它们很少探测。”

Cobden是一篇文章的领先作者，描述了这项工作，8月22日出版的。

1959年，贝尔实验室的研究人员发现了二氧化碳的钒重新排列电子和从绝缘体转向导体的能力，称为金属绝缘体过渡。二十年后，发现有两个略微不同的绝缘阶段。

新研究表明，这两个绝缘阶段和固体钒的导电相可以在65摄氏度下稳定地共存，给予或花费为一定程度（65℃等于149华氏度）。

为了找到三重点，Cobden的团队在显微镜下拉伸二氧化钒纳米线。Cobden说，该团队必须建造一个伸展微小电线的装置来伸展微小的电线，并且是允许观察三重点的拉伸。

事实证明，当材料表现出其三点时，没有施加力 - 线不会拉伸或压缩。

Cobden说，研究人员最初只是逐渐了解有关阶段过渡的更多信息，并且只逐渐意识到三重点是它的关键。那个过程花了几年了，然后设计了一个更多的时间来设计一个试验，以击倒三点。

“没有以前的实验能够调查三重点周围的物业，”他说。

他将工作视为“只是一个步骤，而是一个重要的步骤”，了解二氧化钒中的金属绝缘体过渡。这可能导致新型电气和光学开关的开发，Cobden表示，类似的实验可能导致其他材料突破。

“如果你不知道三重点，你不知道关于这种阶段过渡的基本事实，”他说。“除非你理解更好，否则你永远无法利用过渡。”

共同作者是UW物理研究生Jae Hyung Park，T.Serkan Kasirga和Zaiyao Fei;本科生Jim Coy和Scott Hunter;和博士后研究员春明黄。该工作由美国能源部资助。

出版物：JAE Hyung Park等，“在VO2中的金属绝缘体转变处的固态三重点测量”自然500,431-434（2013年8月22日）; DOI：10.1038 / Nature12425

研究报告的PDF副本：在VO2中的金属绝缘体过渡处的固态三重点测量

图像：David Cobden / UW