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王亚愚2024年最新Nature论文:La3Ni2O7-δ中氧空位和自掺杂配体空穴的可视化

论论资讯 | 2024-06-06 22945热度

Nature

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Visualization of oxygen vacancies and self-doped ligand holes in La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7-δ</sub>

Dong Zehao; Huo Mengwu; Li Jie; Li Jingyuan; Li Pengcheng; Sun Hualei; Gu Lin; Lu Yi; Wang Meng; Wang Yayu; Chen Zhen

Published:2024-06-05
DOI:10.1038/s41586-024-07482-1

超导材料新突破:揭示La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7-δ</sub>中的氧空位与自掺杂配体空穴

研究背景

随着科技的不断进步,超导材料的研究一直是物理学领域的热点。近年来,高压下在La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7-δ</sub>中发现的超导现象,其转变温度约为80K,引起了广泛的关注和研究。然而,关于其配对机制的关键问题,如最相关的原子轨道和原子缺陷的作用,仍然未解。这些问题不仅关系到超导材料的性能优化,也影响着超导理论的发展。

研究内容

本研究采用了一种新的能量过滤多切片电子ptychography技术,辅以电子能量损失谱,直接可视化氧空位,并发现这些空位主要占据内部顶点位置,这一位置被认为对超导性至关重要。研究还精确确定了纳米尺度上的化学计量比及其与氧K边光谱的相关性,揭示了样品中氧含量和电子结构的显著不均匀性。光谱结果显示,化学计量的La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7</sub>具有强烈的电荷转移特性,Ni位点向O位点自掺杂空穴。这些自掺杂的空穴主要位于内部顶点O和面内O上,而外部顶点O上的密度可以忽略不计。随着氧空位浓度的增加,这两种位点上的配体空穴同时被消除。

研究意义

本研究的创新点在于开发了一种新的成像技术,能够量化原子缺陷,这对于理解和开发超导镍酸盐材料具有重要意义。此外,这项技术在材料科学和凝聚态物理学中具有广泛的应用前景。通过这项研究,我们不仅对La<sub>3</sub>Ni<sub>2</sub>O<sub>7-δ</sub>中的氧空位和自掺杂配体空穴有了更深入的理解,也为超导材料的研究提供了新的视角和工具。 这项发表在《自然》杂志上的研究,不仅推动了超导材料科学的前沿,也为相关领域的研究者提供了宝贵的数据和方法论支持。随着技术的不断发展和完善,未来有望在超导材料的研究中取得更多突破。

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