Charge transfer drives anomalous phase transition in ceria.
Charge transfer drives anomalous phase transition in ceria.
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电荷转移驱动二氧化铈中的异常相变
DOI：
10.1038/s41467-018-07526-x
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发表时间：
2018-11-29
影响因子：
16.6
通讯作者：
Xing X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu H;Yang C;Li Q;Ren Y;Neuefeind JC;Gu L;Liu H;Fan L;Chen J;Deng J;Wang N;Hong J;Xing X
二氧化铈通常被认为具有立方萤石结构，在较宽的温度范围内具有稳定的几何和电子性质。在此我们报道了纳米二氧化铈中从四方相（P42/nmc）到立方相（Fm - 3m）的可逆相变，这在 - 25°C - 75°C的温度范围内引发了负热膨胀。利用中子对分布函数和拉曼散射进行的局部结构研究表明，四方相涉及O2 - 阴离子沿四重轴的连续位移，而第一性原理计算清楚地表明氧空位在稳定四方二氧化铈方面起着关键作用。进一步的实验提供了二氧化铈中氧空位和4f轨道之间电荷转移的证据，这被推断为这种异常相变背后的机制。
纳米二氧化铈通常被认为具有立方萤石结构。在此，作者通过实验和模拟相结合的方法表明，二氧化铈中的氧空位促进了由电荷转移诱导的从四方相到立方相的相变。
Ceria has conventionally been thought to have a cubic fluorite structure with stable geometric and electronic properties over a wide temperature range. Here we report a reversible tetragonal (P42/nmc) to cubic (Fm-3m) phase transition in nanosized ceria, which triggers negative thermal expansion in the temperature range of −25 °C–75 °C. Local structure investigations using neutron pair distribution function and Raman scatterings reveal that the tetragonal phase involves a continuous displacement of O2− anions along the fourfold axis, while the first-principles calculations clearly show oxygen vacancies play a pivotal role in stabilizing the tetragonal ceria. Further experiments provide evidence of a charge transfer between oxygen vacancies and 4f orbitals in ceria, which is inferred to be the mechanism behind this anomalous phase transition. Nanosized ceria has conventionally been thought to have a cubic fluorite structure. Here, the authors use a combination of experiments and simulations to show that oxygen vacancies in ceria promote a charge-transfer induced phase transition from tetragonal to cubic.
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DOI：
10.1143/jjap.37.l232
发表时间：
1998-02-15
期刊：
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS
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--
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Oshiyama, A
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Atkinson, A