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量子材料中轨道的直接成像

2019-07-04

在寻找具有新颖性质的材料(通常集中在含有过渡金属,稀土和锕系元素的材料)上,原子状d或f波函数的存在提供了一个富有成效的方法,可以产生新的现象。通过局部电子相关性的带形成和原子多重态效应的复杂相互作用,使得材料的性质可以通过掺杂、温度、压力或磁场进行深度调节。了解d和f电子的行为对于设计和控制新型量子材料至关重要。因此,识别活跃参与基态形成的d或f波函数是至关重要的。到目前为止,这些波函数主要是从光学、X射线和中子光谱学方法推导出来的,其中光谱必须使用理论或建模进行分析和解释,然而这本身也是一个挑战。由于问题的多体性质,需要从头计算达到极限。近日,来自德国普朗克固体化学物理研究所的Liu Tao Tjeng课题组建立了一种实验方法,可以避免涉及分析的需要,从而提供测量的信息。通过这种技术,研究人员可以制作出有源轨道的直接图像,并确定原子状物体在真实实体中的样子。该团队在无需任何建模的情形下,证明了s-核心级非共振非弹性X射线散射可以在真实空间中直接成像有源轨道。研究人员通过示例NiO单晶中的Ni2+离子的x2-y2 / 3z2-r2轨道,显示了这种新技术的功效和准确性。研究人员认为该方法可以获得对各种含d和f电子材料的新见解,从而为具有新特性的新材料的设计提供指导。

(来源:光电汇



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