东北大学
钛铁矿型钒酸镁的晶体结构
黄线表示蜂窝状网格
粗线表示V-V二聚体的位置
晶体结构用VESTA-3软件绘制
信用:山本肇 东北大学的研究人员观察到一种类似矿物的晶体结构发生了罕见的变化，如果加以控制，可能会导致新功能材料的开发
该发现发表在《美国化学学会杂志》上
改变材料中的原子排列可以改变它们的磁、电和光学特性
例如，准一维晶体中带正电的阳离子配对，如二氧化钒(VO2)，会产生“共价键”，这会改变材料的电子状态，从而改变其导电性
然而，在东北大学的最新研究之前，科学家们只观察到蜂窝晶格系统的三维过渡金属中这种所谓的“阳离子二聚化”的一些例子
3D过渡金属具有特定的性质，电子在围绕原子的3D轨道上移动
“我们的发现将提供基础知识，这将有助于开发新的功能材料，”东北大学材料科学家Hajime Yamamoto说
东北大学和大阪府大学的山本和他的同事利用高压合成了简单的氧化物钛铁矿型三氧化二镁钒(MgVO3)，模拟了地核深处的矿物形成条件
该团队随后利用同步加速器X射线实验分析了晶体的结构，发现其蜂窝状晶格在低于500开尔文(227摄氏度)的温度下形成了以阶梯状排列的钒-钒(V -V)二聚体
有趣的是，研究小组还观察到，当温度下降到600K以下时，晶体的性质发生了磁性到非磁性的转变
该团队下一步计划探索用磁场和压力控制V-V二聚体状态
山本说:“我们也许能够利用这一点在这种材料和类似材料中创造新的磁或电功能。”
他们还计划利用同步加速器X射线实验进一步研究钛铁矿型氧化镁的V-V二聚体状态
“我们目前的研究揭示了V-V二聚体的存在，但是我们还没有阐明它的电子态，”山本总结道
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