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钙钛矿结构中的Jahn-Teller效应观察及超快电子显微技术发展
结题报告
批准号:
11604372
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
过聪
依托单位:
学科分类:
A2002.凝聚态物质力热光电性质
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李中文、尉琳琳、张明、张斌
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中文摘要
功能钙钛矿材料中的Jahn-Teller(JT)效应,直接影响材料的结构和物理性能,这种结构转变发生在皮秒(飞秒)时间尺度。超快TEM技术可以直接揭示这类结构转变的动态过程,分析原子重新排列规律。在本项目中,我们将重点关注高温超导材料La2CuO4及庞磁阻材料LaCaMnO单晶中的JT效应,实现对上述材料中光诱导JT相变的原位观察和动力学结构分析。实验技术主要包括原位和超快电子显微术。为了分析动态过程中瞬态的原子结构和电子结构特征及其变化过程,还将以传统的电子晶体学为基础,拓展时间维度,建立晶格动力学的电子显微学分析基础,解释超快过程中晶格的动态变化和重要实验现象。进一步以标准样品的超快结构数据为参考,完善4D电子晶体学分析技术,编写模块化程序,模拟晶格的超快动力学转变过程。
英文摘要
Jahn-Teller (JT) effect is a significant physical phenomenon in functional systems at ps or fs time scale, which always affects the lattice structure and physical characteristics of related materials. Now, the structural changes and atoms rearrangement in the ultrafast dynamic processes such as JT effect can be revealed by applying the ultrafast transmission electron microscopy (UTEM). We will focus on the JT effect in high temperature superconductor (HTS) material La2CuO4 and colossal magnetoresistance (CMR) material LaCaMnO, and achieve the in-situ observation and dynamic structural analysis of the laser induced JT change and phase transition. In order to analyze the instantaneous electronic structure and atomic configuration in dynamic processes, we will extend the traditional electron crystallography by introducing the time parameter and developing the basic theories of 4D crystallography. In this project, we also plan to create modular programs designed for simulating the ultrafast dynamic change of lattices.
功能钙钛矿材料中的Jahn-Teller(JT)效应,直接影响材料的结构和物理性能,这种结构转变发生在皮秒(飞秒)时间尺度。超快TEM技术可以直接揭示这类结构转变的动态过程,分析原子重新排列规律。本研究项目主要研究内容包括:使用球差校正透射电子显微镜对外尔半金属TaAs做了详尽的微结构研究,发现了四方相TaAs中交生的六角相,并观察到三种典型的相间过渡机制;在层状过渡金属硫族化合物1T-TaSeTe观察到飞秒脉冲激光激发的由于层间耦合的差异导致的各向异性晶格运动,并且应用4D透射电子显微镜产生的超快电子衍射揭示了因为动力学衍射效应及晶格的各项异性运动所导致的布拉格衍射点强度的显著变化;使用球差校正透射电子显微镜对Bi2(Sr2-xLax)CuO6+ 体系材料中的非公度调制及间隙氧等结构特性做了详细的研究,其中调制波导致的原子位移被用一个正弦波定量表征,这个波随着La掺杂量的变化而发生改变,同时对该体系局域原子结构的细致观察揭示了两种有趣的微结构;在UTEM的基础上开发了用于观测超快磁动力学的Lorentz UTEM,借助先进的样品制备技术(FIB)巧妙的提升了样品在高重频超快实验中的散热能力,并且结合飞秒/纳秒两套激光系统,成功的捕捉到了MnNiGa样品中的磁畴被一个超快激光脉冲泵浦之后产生的丰富的动态行为,如磁畴的四次翻转过程,并且通过唯像的三温度模型进行了合理的解释;利用超快电镜揭示了在脉冲激光激发下多壁碳纳米管中径向非热收缩和轴向非热膨胀的性质;通过超快透射电子显微镜的飞秒和纳秒频闪模式,首次揭示了硼氮纳米管的完整周期内展现出的四个不同时间尺度的可逆的结构动力学过程。
期刊论文列表
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Ultrafast electron microscopy in material science
材料科学中的超快电子显微镜
DOI:10.1088/1674-1056/27/7/070703
发表时间:2018
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Yang Huaixin;Sun Shuaishuai;Zhang Ming;Li Zhongwen;Li Zian;Xu Peng;Tian Huanfang;Li Jianqi
通讯作者:Li Jianqi
Structural Channels and Atomic-Cluster Insertion in CsxBi4Te6 (1 ≤ x ≤ 1.25) As Observed by Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscopy
通过像差校正扫描透射电子显微镜观察到 CsxBi4Te6 (1 ≤ x ≤ 1.25) 中的结构通道和原子团插入
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Inorganic Chemistry
影响因子:4.6
作者:Ruixin Zhang;Huaixin Yang;Cong Guo;Huanfang Tian;Honglong Shi;Genfu Chen;Jianqi Li
通讯作者:Jianqi Li
Atomic-scale analysis of cation ordering in reduced calcium titanate.
还原钛酸钙中阳离子排序的原子尺度分析
DOI:10.1038/s41598-017-15120-2
发表时间:2017-11-03
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Li L;Hu X;Jiang F;Jing W;Guo C;Jia S;Gao Y;Wang J
通讯作者:Wang J
DOI:10.3390/nano8020086
发表时间:2018-02-04
期刊:Nanomaterials (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Li Z;Li ZA;Sun S;Zheng D;Wang H;Tian H;Yang H;Bai X;Li J
通讯作者:Li J
Hexagonal Phase Intergrown with the Tetragonal Weyl Semimetal TaAs
六方相与四方外尔半金属 TaAs 共生
DOI:10.1021/acs.cgd.6b01743
发表时间:2017
期刊:Crystal Growth & Design
影响因子:3.8
作者:Guo C.;Tian H. F.;Yang H. X.;Sun K.;Wei L. L.;Chen G. F.;Li J. Q.
通讯作者:Li J. Q.
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