早稻田大学 钡钒氧化物在不同温度下应变的时间依赖性
学分:早稻田大学Katsufuji实验室 早稻田大学和东京大学的研究人员进行的一项新研究发现，钒酸盐化合物中的轨道排序表现出明显的成核-生长行为
早稻田大学物理科学教授、这项研究的主要研究者Takuro Katsufuji说:“我们认为这是第一次观察到这种现象，无机固体中的电子产生了类似于蒸汽和水的两个软相，由于相之间产生的表面张力，观察到了成核-生长行为。”
研究人员在2020年5月11日的《自然通讯》上发表了他们的同行评议发现
当水蒸气凝结时，水蒸气变成露水，水核形成并生长，从气态转变为液态
原子核的形成和生长被称为成核-生长过程，它发生在各种类型的相变中
虽然相变也发生在固体中，但是在无机材料中基于电子的相变过程中从未观察到成核-生长行为
最可能的解释是，这种行为需要有表面张力才能发生，但与体弹性能相比，硬固体只能产生可忽略不计的表面张力
在他们的研究中，Katsufuji和他的团队使用钒酸盐化合物BaV10O15，一种含钒和钡的氧化物
此前，他们发现在130千伏，或大约-140摄氏度时，钒的电子拥有的轨道方向对齐，触发了这种化合物的相变，称为轨道排序
“知道了这一点，我们在最近的研究中所做的是用钛部分取代钒，钛是元素周期表中钒左边的一种化学元素，以控制轨道排序的转变温度，”Katsufuji解释说
“我们发现成核-生长过程是通过测量这种钒酸盐的电阻率、磁化率和轨道有序中的应变的时间依赖性而发生的，并发现电子在这种有机固体中产生了两个类似水蒸气的软相，并且在这两个相之间存在表面张力
" 过去，已经用各种材料和装置测试了在固体中获得两相共存的理想特性的方法，但是在大多数情况下，很难控制两相的体积比和形式
然而，预计对于这些新发现的软相，控制体积比及其形式可能更容易
此外，BaV10O15以其作为热电材料的优异性能而闻名，该热电材料可以通过温差发电，使得这种具有两相共存的化合物成为有吸引力的材料
Katsufuji补充说，“之所以成核-生长过程发生在BaV10O15中，是因为两相之间的表面张力相当大，这是被称为轨道和电子自旋的自由度耦合的结果
我们希望从这是一种新现象的角度来推进研究，这种新现象是由电子的这种耦合自由度产生的
" 研究人员计划在两相共存的状态下测量钒酸盐化合物的各种物理量，并了解其物理性质如何变化，以及其作为功能材料的特性如何改善
此外，BaV10O15是第一种观察到成核-生长过程的无机化合物材料，但有必要发现是否有其他材料表现出成核-生长行为
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