基于全散射技术局域结构确定与凝聚态物质

原子或分子的堆积方式和元素分布是凝聚态物质的核心问题,而局域结构的精确测定则为揭示原子堆积方式和元素分布提供了重要手段。获得与化学成键直接关联的局域结构信息,是人们认识化学反应,理解功能材料设计结构本质的重要依据。基于全散射技术的原子对分布函数方法(PDF),通过考虑原子对间距的空间分布规律,为具有不同结晶状态和团聚方式的凝聚态体系提供了全尺度的结构信息。本文从介绍全散射和原子对分布函数方法的理论基础出发,根据凝聚态物质的聚集形态差异和结构化学特点,列举了近年来在研究凝聚态物质的原子对分布函数过程中,结合原位温度场、反向蒙特卡洛等方法获得的物质局域结构信息和短程到长程的结构演变。通过分析局域结构与长程结构的对比差异,从局域尺度的视角为研究凝聚态物质的化学反应、功能物性优化和外场响应提供了新的思路。     

纳米氧化铪的制备与热膨胀性

制备了尺寸为4 nm的HfO2纳米颗粒,并借助X射线原子对分布函数方法,研究了尺寸约4 nm和体相HfO2颗粒的晶格热膨胀。结果表明,在纳米尺度的HfO2中,晶格沿a,c轴的热膨胀性增大,b轴热膨胀性稍微减小,体积热膨胀性增大。同时纳米HfO2晶格热膨胀的各向异性比体相大。该现象是由于尺寸效应导致结构畸变变大,尤其是次近邻Hf-O-Hf键角减小,随后升温过程中该畸变发生热弛豫趋向恢复至平衡位置导致的。