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我校在高水平學術論文發表上取得重大突破!

——我校匡小軍科研團隊在國際頂級期刊《自然》子刊《Nature Communications》上發表氧離子導電機制研究成果

來源:材料科學與工程學院   作者:楊小燕  編輯:胡花尼  瀏覽次數:  發布時間:2018-10-29 16:39:09

  近日,我校匡小軍團隊與法國國家科學研究中心高溫材料所Mathieu Allix博士課題組在基于四面體結構類型中制造高遷移能力的氧空位及氧空位穩定和遷移機制研究上取得重要研究進展。10月26日,該研究成果以標題為“Cooperative mechanisms of oxygen vacancy stabilization and migration in the isolated tetrahedral anion scheelite structure” 在英國 《自然》 子刊 《自然通訊》(Nature Communications)上發表,全文鏈接為:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06911-w
    

 Bi1-xSrxVO4-0.5x材料氧離子導電機制示意圖 


  論文發表情況
 

  晶態材料中氧缺陷是如何穩定并具有高的遷移能力是氧離子導體研究領域中的一個重要科學問題,對氧離子導電機制的闡述將有助于新氧離子導電材料的設計與合成,能促進低溫下具有高氧離子導電率的電解質材料的探索,對降低固態氧化物燃料電池的操作溫度具有重要的科學意義。由于四面體結構單元的旋轉和靈活變形性等特點有利于氧離子導體中載流子(氧空位或間隙氧)的穩定和遷移,含四面體單元的新型氧離子導體材料的發現及其載流子的穩定和遷移機制研究日益受到關注。在基于四面體結構的體系中間隙缺陷導電比較普遍,而以氧空位形式的氧離子導電材料非常罕見。雙方研究人員利用傳統高溫固相反應和先進的氣動懸浮-激光加熱系統,在含孤立四面體的BiVO4基白鎢礦體系中制備了具有氧空位的白鎢礦氧離子導體,結合固態核磁共振譜、第一性原理計算、分子動態模擬等手段確定了材料中氧空位通過VO4四面體的協同旋轉和變形形成V2O7二聚體以及V2O7二聚體的斷裂和重組來實現氧空位的穩定及遷移。這一工作突破了傳統的“一種結構類型只適合特定的氧缺陷載流子種類發生遷移”的認識,為如何在基于四面體的結構類型材料中探索新氧離子導體提供了新策略。

 

        論文作者匡小軍教授(右)與Mathieu Allix博士

論文作者匡小軍教授、Alberto Jose Fernandez Carrion(右2)博士和楊小燕博士生(右1)


  我校匡小軍教授和法國科學研究中心高溫材料所Mathieu Allix博士為共同通訊作者,材料科學與工程學院楊小燕博士生和Alberto Jose Fernandez Carrion博士(在匡小軍科研團隊工作)為該論文的共同第一作者,我校2015級碩士生王節華作為第三作者在該論文中開展了分子動態模擬研究,桂林理工大學材料科學與工程學院為第一完成單位。該論文是我校在國際具有重要影響力期刊上發表高水平論文上的一個重大突破,也反映了近年來我校在基礎科研團隊建設上及提高研究生培養質量上的舉措初顯成效。
  以上研究工作得到國家自然科學基金優秀青年科學基金項目和國際合作交流項目以及廣西自然科學基金杰出青年科學基金項目等的資助。

 

 

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