明尼苏达大学 明尼苏达大学教授K
安德烈·姆霍扬和他的团队使用分析扫描透射电子显微镜(STEM)，结合成像和光谱学，观察钙钛矿晶体锡酸钡(BaSnO3)的金属特性
原子分辨率的STEM图像，带有一个BaSnO3晶体结构(在左边)，显示了一个不规则的原子排列，被认为是金属线缺陷核心
学分:明尼苏达大学姆霍扬集团 在开创性的材料研究中，明尼苏达大学教授K
安德烈·姆霍扬(Andre Mkhoyan)发现，触摸屏和智能窗户融合了两种广受欢迎的品质——透明度和导电性
研究人员首次观察到钙钛矿晶体中的金属线
地球中心有大量钙钛矿，锡酸钡就是这样一种晶体
然而，由于像金属或半导体这样的导电材料在地球上越来越普遍，所以还没有对它的金属特性进行广泛的研究
这一发现是利用先进的透射电子显微镜技术得出的，这种技术可以形成放大倍数高达1000万倍的图像
这项研究发表在《科学进展》杂志上
“这些金属线缺陷的导电性质和优先方向意味着我们可以制造出一种像玻璃一样透明的材料，同时又能像金属一样很好地定向导电，”透射电子显微镜专家和光线D
玛丽·特呢
明尼苏达大学科学与工程学院化学工程与材料科学系约翰逊/梅恩塑料教授
“这给了我们两个世界中最好的
我们可以使窗户或新型触摸屏透明，同时具有导电性
这非常令人兴奋
" 缺陷或不完美在晶体中很常见——线缺陷(其中最常见的是位错)是一排偏离正常顺序的原子
因为位错与主晶体具有相同的元素组成，所以由于对称性降低和应变，位错中心的电子能带结构的变化通常与主晶体的仅略有不同
研究人员需要在位错外寻找金属线缺陷，那里的缺陷成分和最终的原子结构有很大的不同
明尼苏达大学的研究人员使用放大1000万倍的高级分析扫描电子显微镜(STEM)，能够分离并成像钙钛矿晶体BaSnO3中金属线缺陷的结构和组成
这张照片显示了三氧化二钡晶体(左边)和金属线缺陷的原子排列
学分:明尼苏达大学姆霍扬集团 化学工程与材料科学系的研究生、该研究的主要作者黄慧云说:“由于其独特的原子结构，我们很容易在高分辨率扫描透射电子显微镜图像中发现这些线状缺陷，而且我们只在平面图中看到了它们。”
在这项研究中，在明尼苏达大学双城分校的实验室里，通过分子束外延(MBE)——一种制造高质量晶体的技术——来生长三氧化二砷薄膜
在这些三氧化二砷薄膜中观察到的金属线缺陷沿着薄膜生长方向传播，这意味着研究人员可以潜在地控制线缺陷出现的方式或位置，并潜在地根据触摸屏、智能窗口和其他需要透明性和导电性相结合的未来技术的需要对它们进行工程化
“我们必须有创意地使用分子束外延生长高质量的三氧化二砷薄膜
当这些新的线缺陷出现在显微镜下时，这是令人兴奋的，”巴拉特·贾兰说，他是化学工程和材料科学系的副教授和壳牌主席，他领导着通过分子束外延生长各种钙钛矿氧化物薄膜的实验室
钙钛矿晶体在晶胞中包含三种元素
这使得它可以自由地改变结构，如成分和晶体对称性，并能够容纳各种缺陷
由于线缺陷核中原子的不同配位和成键角度，引入了新的电子态，电子能带结构被局部改变，使得线缺陷变成金属
化学工程和材料科学系的助理教授、密度泛函理论专家图兰·比罗尔说:“理论和实验在这里是一致的，这很有趣。”
“我们可以用第一性原理密度泛函理论计算来验证对这种线缺陷的原子结构和电子性质的实验观察
" 要阅读题为“宽禁带透明钙钛矿BaSnO3中的金属线缺陷”的完整研究论文，请访问科学进步网站
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