Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermal decomposition of hydrated graphite oxide: A computational study
采用基于从头算密度泛函理论的热加速分子动力学模拟方法研究了水合氧化石墨（GO）在高温下的行为。我们的研究结果表明，GO是水处理和脱盐膜的可行候选材料，比目前使用的有机材料更具耐热性。我们认为代表高度无序GO中热过程的重要方面的系统是真空中的水合GO双层。我们的研究提供了微观洞察涉及水和官能环氧-O和OH-基团键合到石墨烯层的反应，并描述了在高温下水蒸气压的结构膨胀。我们发现，该系统能够承受模拟温度高达${\approx}$ 2,500 K之前，石墨层开始分解，这意味着清洁生物污垢残留物从GO为基础的膜通过在惰性气体气氛中加热的可能性。
2022-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy growth of SrO buffer layers on graphite and graphene for the integration of complex oxides
我们报道了利用分子束外延技术在高度有序的热解石墨（HOPG）和单层石墨烯上成功地生长了高质量的SrO薄膜。SrO层具有（001）取向，如通过X射线衍射（XRD）所证实的，而原子力显微镜测量显示连续的无针孔膜具有<1.5 μ m的均方根表面粗糙度。SrO沉积后的剥离的石墨烯的运输测量显示狄拉克点和Sr氧化之间的强烈依赖性。随后，利用SrO作为缓冲层，通过在SrO/HOPG叠层顶部生长的（001）取向SrTiO 3的演示，实现更复杂的氧化物集成。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of thermal annealing on the heat transfer properties of reduced graphite oxide flakes: a nanoscale characterization via scanning thermal microscopy
本文报道了用扫描热显微镜（SThM）研究还原氧化石墨（RGO）薄片的热性质。这种技术被证明允许热表征的薄片与几十纳米的顺序的空间分辨率，同时记录纳米级的形貌。通过SThM分析几个单独的RGO薄片，这两者都是在常规热还原之后和随后在1700°C下退火之后获得的。原始和退火薄片之间的热图中观察到显着差异，反映退火RGO薄片与原始的相比更高的散热。这一结果与RGO结构缺陷的减少有关。特别是，通过X射线光电子和拉曼光谱证明了退火后氧化基团和sp3碳的大量减少，而通过X射线衍射证明了结晶顺序的增加，在沿着和垂直于石墨烯平面的较高相关长度方面。本文提出的结果为石墨烯相关材料的缺陷与其热导率之间的定性相关性提供了实验证据，这对于将这些材料开发成导热纳米复合材料显然至关重要。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Functionalization of reduced graphite oxide sheets with a zwitterionic surfactant
本研究通过双极性表面活性剂功能化还原石墨烯片，提高其还原度和电导率。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Unexpected colloid-like supernatant from liquid-phase ball-milling graphite using miscible solutions as solvents: a failure analysis
为了剥离石墨烯，在可混溶溶液中进行球磨石墨。出乎意料地获得胶体样稳定的上清液。利用扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射和元素色散X射线图谱等手段对其进行了表征。结果表明，胶体的成分主要是氧化锆、硅酸盐和氧化钇的混合物杂质，而不是纳米石墨。
2013-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Highly Integrated Organic-Inorganic Hybrid Architectures by Non-Covalent Exfoliation of Graphite and Assembly with Zinc Oxide Nanoparticles
在此，我们报告了一种简单，直接和通用的方法，通过非共价化学和改进的逐层组装来构建0D/2D混合纳米颗粒/石墨烯架构。采用三种水溶性二萘嵌苯二酰亚胺将原始石墨有效地剥离成带正电荷的少层和多层石墨烯薄片。这些阳离子结构单元与阴离子氧化锌纳米颗粒的进一步组合导致通过静电和范德华相互作用形成定制的杂化膜。这些超分子混合纳米结构通过UV/Vis和拉曼光谱、AFM以及电子显微镜进行了彻底的表征，显示出在厘米级的出色的长程均匀性和高完整性，在60 - 100 nm之间的均匀纳米厚度以及不同构建块之间的紧密接触。由于其简单的装配。这些架构可以被认为是许多先进应用的有前途的候选者，特别是在能量存储和转换领域。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Molybdenum Disulphide Nanoflakes Grown by Chemical Vapour Deposition on Graphite: Nucleation, Orientation, and Charge Transfer
化学气相沉积法在石墨烯上生长的二维二硫化钼是一种在光电子学和催化领域有应用前景的范德华体系。为了扩展对二硫化钼在石墨烯上的生长和固有性质的基本理解，二硫化钼在高度取向的热解石墨上是合适的模型系统。在这里，我们表明，实验和密度泛函理论计算，二硫化钼薄片生长在两个方向。其中一个方向在能量上是优选的，另一个方向旋转30度。由于我们的计算证实的高能量势垒的两个方向是稳定的，在室温下，它们的开关只能被迫由外部刺激，即通过扫描隧道显微镜尖端。结合开尔文探针显微镜和拉曼光谱测量表明，具有几百纳米的典型尺寸的薄片比经常研究的剥离的二硫化钼单层掺杂少。
2019-10-15 cond-mat.mtrl-sci
In situ X-ray diffraction studies of graphite oxidation reaction indicating different exfoliation mechanism than ex site studies
我们提供了一个简单的概述，溶剂为基础的石墨烯生产和总结目前的知识，通过石墨层间化合物进行氧化石墨的形成机制。此外，我们的原位X射线衍射调查到这个过程中的结果，讨论和对比的结果，由其他作者，谁采用相同的氧化协议，但检查样品的非原位X射线衍射。我们的研究结果表明，与其他作者的许多报告相反，没有强的结晶顺序，独特的石墨层间化合物以及氧化石墨，如果它们保持在浓酸中的发展。此外，还显示出，取决于浓度，硫酸分子显著削弱石墨中的石墨烯-石墨烯相互作用。因此，只要有足够的能量输入来分离石墨烯层，浓硫酸就可以是石墨烯分散体的良好溶剂。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Predicting the Realizable Maximum Power Factor using the Jonker and Ioffe formulation: Al-doped ZnO Triangular Microcrystals with Graphite Inclusion Case Study
本研究通过Jonker和Ioffe分析预测Al掺杂ZnO三角微晶与石墨复合材料的最大功率因数，确定最优成分并计算热电效率，同时探究高温热导率异常下降的原因。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Preparation of carbon nanotubes from graphite powder at room temperature
我们开发了一种新的化学路线，在室温下制备碳纳米管。将石墨粉浸入含氯酸钾的硝酸和硫酸的混合溶液中。在将溶液加热到70°C并将其在空气中放置3天后，我们获得了碳纳米管束。该方法为碳纳米管的制备提供了一种简单、廉价的方法。
2011-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Silicon oxide nanoparticles grown on graphite by codeposition of the atomic constituents
该研究通过原子组分共沉积在HOPG上制备可调化学计量比的SiOₓ纳米颗粒网络薄膜，并揭示原子O对均匀性与1073 K热稳定性的关键作用。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, characterization and magnetic properties of room-temperature nanofluid ferromagnetic graphite
我们报告的化学合成路线，结构表征，和物理性能的纳米流体磁性石墨（NFMG）从先前合成的块状有机磁性石墨（MG）通过稳定的水磁性流体悬浮液与活性阳离子表面活性剂的添加。测量的磁化场磁滞曲线以及磁化强度的温度依赖性证实了MG和NFMG样品的室温铁磁性。
2009-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Chemical interaction, space-charge layer and molecule charging energy for metal oxide / organic interfaces
三种驱动力控制过渡金属氧化物和有机材料之间的能级排列：两种材料之间的化学相互作用、有机电负性和氧化物中可能形成的空间电荷层。这是说明在这封信中通过分析实验和理论上的一个范例的情况下，TiO 2（110）/ TCNQ界面：由于两种材料之间的化学相互作用，有机电子亲合能级位于费米能级以下的n-掺杂TiO 2。然后，一个电子从氧化物转移到这一水平，并在氧化物中产生空间电荷层，从而引起界面偶极子和氧化物功函数的重要增加。
2015-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Highly Conducting Graphene Sheets and Langmuir-Blodgett Films
石墨烯是一种有趣的材料，其性质与其他石墨系统不同。通过剥离和外延生长获得原始石墨烯的第一样品。最近，氧化石墨的化学还原被用于生产共价官能化的单层氧化石墨烯。然而，用于大规模生产高导电石墨烯片的化学方法仍然难以捉摸。在这里，我们报道了石墨的剥离-再嵌入-膨胀可以产生稳定悬浮在有机溶剂中的高质量单层石墨烯片。石墨烯片在室温和低温下表现出高电导率。在有机溶剂中通过Langmuir-Blodgett组装将大量石墨烯片以逐层方式制成大的透明导电膜。化学衍生的高质量石墨烯片可以导致未来可扩展的石墨烯器件。
2008-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of Flexible Super Capacitor Using Laser Lightscribe Technique
超级电容器是很有前途的能量存储设备，因为它们能够在短时间内提供高峰值电流并存储大量能量，并且内部功率损耗非常低。我们使用激光光刻技术制备了石墨烯或氧化石墨超级电容器。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨，并以PET薄膜为柔性基底，在其上包覆了氧化石墨。使用Lightscribe驱动器和软件，在GO涂覆的PET膜上图案化超级电容器配置。在写入过程中，激光将GO转化为石墨烯。我们表征了所制备的柔性超级电容器，其在10V的施加电压下表现出20KOhm的高电阻，并且进一步增加电压（20V）将电阻降低到8KOhm。我们还使用阻抗测量分析了电容器的频率响应，其显示高频响应，估计电容为120nF。我们通过在GO涂覆的PET基底上重复运行Lightscribe来优化图案。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-Enzymatic Glucose sensing properties of NiO nanostructured flower decorated Exfoliated Graphite Electrodes
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦理工学院）；Indian Institute of Technology, Ropar（印度罗帕尔理工学院）
本研究通过NiO纳米花装饰展开石墨电极实现了高灵敏度和选择性的非酶葡萄糖检测，灵敏度达304.12微安/毫摩尔/平方厘米，检测限为100微摩尔。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical-etch-assisted growth of epitaxial zinc oxide
我们使用实时光谱偏振观测的生长和由此衍生的化学模型，开发一种方法，生长致密，二维氧化锌外延蓝宝石上的金属有机化学气相沉积。在气相中形成的颗粒状氧化锌有利地用作沉积源。我们的实时数据提供了明确的证据表明：需要种子层;沉积不需要的ZnO部分;但这些部分可以通过在短时间内的净沉积和蚀刻之间循环来去除。沉积和蚀刻之间的过渡发生在锌前体浓度仅相差13%的情况下。通过考虑所涉及的化学过程来理解这些过程。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Chemical state detection and charge transfer in complex oxide heterostructures via in situ Auger Electron Spectroscopy
University of Southern California（南加州大学）
本研究通过原位Auger电子能谱技术，实现了对复杂氧化物异质结构中氧化状态和电荷转移过程的高精度检测，为界面化学的监控与控制提供了新的方法。
2025-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Realizing Chemical Codoping in Oxide Semiconductors
我们在实验上展示了一种化学共掺杂的方法，可以同时缩小氧化物半导体的带隙和控制带边位置。使用TiO 2作为一个例子，我们表明，氮（N）的方式，其次是磷（P）的顺序掺杂方案，是至关重要的纳入N和P的阴离子网站。各种表征技术证实了N-P键的形成，并且作为化学共掺杂的结果，TiO 2的带隙从3.0 eV降低到1.8 eV。化学共掺杂的实现可能是提高电子和光电子材料和器件的总体性能的重要一步。
2013-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure Modeling of Electrochemical Reactions at Electrode/Electrolyte Interfaces in Lithium Ion Batteries
综述了锂离子电池电极/电解质界面的从头算分子动力学研究进展。我们的目标是向实验主义者介绍适用于迄今为止最忠实于实验条件的模型的模拟技术，并向理论家强调这一主题固有的跨学科性质需要弥合固态和液态观点之间的差距。我们考虑了液体碳酸乙烯酯（EC）在锂嵌入石墨，锂金属，氧化物涂层石墨和尖晶石锰氧化物表面上的分解。这些计算被放在更广泛研究的水-固界面的背景下。我们的主要主题包括动力学控制的双电子诱导反应，打破以前被忽视的化学键EC，和电子隧穿。未来在原子尺度上对电池进行建模的工作需要超越最先进的能力，这强调了应用电池研究可以而且应该推动基础科学的发展。
2013-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrically-driven control of nanoscale chemical changes in amorphous complex oxide memristive devices
研究发现非晶复合氧化物忆阻器在电操作中会发生阳离子偏析，而采用电流刺激替代电压刺激可抑制纳米结构变化并提升循环可靠性。
2024-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Liquid Phase Deposition of Thin Aluminum Oxide Films
采用化学液相沉积法（CLD）在半导体材料上沉积氧化铝薄膜。以硫酸铝加结晶水和碳酸氢钠为前驱体进行成膜，控制体系pH值在本实验中起着重要作用。在室温下生长速率为12 nm/h。生长后退火不仅使薄膜致密化和纯净化，而且还导致薄膜结晶。电子色散谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电镜照片证实了本研究中制备的Al_2O_3薄膜具有优良的质量。
2007-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Modification of the valence band electronic structure under Ag intercalation underneath graphite monolayer on Ni(111)
用角分辨光电子能谱和俄歇电子能谱研究了银在Ni（111）表面单层石墨（MG）层下的嵌入过程。Ag在MG/Ni（111）体系表面的沉积导致Ag在MG表面呈岛状生长。在350-450 ℃的温度下对“沉积态”体系进行退火，导致在Ni（111）上的MG下面插入约1-2 ML的Ag，而与预沉积的Ag膜的厚度（3-100埃）无关。嵌入的Ag之后的石墨衍生的价带状态的能量，这是略大于原始石墨的特征的移动。该观察结果被理解为在MG/Ag/Ni（111）系统中MG和基底之间的化学键合减弱，其中MG/Ni（111）共价键对该相互作用的贡献较小。
2003-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of metal-oxide melt interaction in view of kinetics of chemical reactions in the interphase boundary
金属熔体和炉渣之间的氧化还原反应的热力学分析（1）为某些实际问题提供了答案，例如特定化学反应的路径，最终（平衡）相组成以及在给定物理参数下被还原和氧化的元素。虽然这是相当可观的，但显然不足以分析实际的技术系统，因为尽管焊接和冶金过程温度很高，但通常无法实现所需的平衡。因此，这里必须解决一个动态问题，即计算作为时间函数的相组成。如果不知道每个阶段中元素浓度的变化率以及工艺参数，这是无法实现的。相关研究详见（2-19）。本文分析了金属与氧化物熔体界面物理化学过程的特殊动力学特征。
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative 3D mapping of chemical defects at charged grain boundaries in a ferroelectric oxide
氧化物界面的极性不连续性和结构变化可以引起各种各样的电子和离子现象。在外延系统中，包括铁电畴壁和超晶格中的界面，相关的效应已经被深入研究。在这里，我们研究多晶铁电ErMnO3中的极性不连续性和晶界处的局部化学之间的关系。使用取向映射和不同的扫描探针显微镜技术，我们表明，多晶材料开发带电的晶界增强电子电导。通过进行原子探针断层扫描测量，我们发现在所有的晶界的铒和氧的耗尽的富集。所观察到的组成变化转化为超过可能的极化驱动效应的电荷，表明结构现象而不是静电决定了局部化学组成和电子输运行为的相关变化。研究表明，带电晶界的行为明显不同于带电畴壁，在极性氧化物界面的性能工程提供了额外的机会。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Chemical control of orbital polarization in artificially structured transition-metal oxides: La2NiXO6 (X=B, Al, Ga, In) from first principles
现代逐层生长技术在过渡金属氧化物材料中的应用提高了创造具有合理设计的相关电子性质的新材料类别的可能性。实现这一目标的重要一步是证明电子结构可以由原子组成控制。在部分占据过渡金属d壳层的化合物中，电子结构的一个重要方面是不同d轨道的相对占据率。以前的工作已经确定，应变和量子限制可以用来影响轨道占有率。在本文中，我们展示了一种不同的模式，在过渡金属氧化物异质结构的轨道控制，使用密度泛函带计算补充紧束缚分析表明，选择的非过渡金属counter-X在过渡金属氧化物异质结构组成的交替LaNiO 3和LaXO 3单位强烈影响轨道占有率，改变的幅度和在某些情况下的轨道极化的符号。
2010-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of oxide Li-conducting electrolytes in uncharted chemical space via topology-constrained crystal structure prediction
针对氧化物固态电解质结构复杂、传统预测方法难度大的问题，本研究提出TOPIC拓扑约束结构预测算法，结合预训练机器学习势筛选出92种新型候选材料，其中Li₄Hf₂Si₃O₁₂性能优异，为高性能氧化物电解质发掘提供新路径。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Graphene Oxide flakes: methods and techniques for properties at interfaces
氧化石墨烯和还原氧化石墨烯是用于光子学和电子器件的有趣材料，其固有特性和作为石墨烯合成的前体两者。无论应用和工程目的如何，都需要精细控制化学和物理性质，因为石墨烯基系统的性能取决于氧化石墨烯的还原状态，并且可以受到界面相互作用和邻近效应的强烈影响。因此，需要一种用于电、电子和化学性质的局部控制的方法。近边X射线吸收精细结构光谱和导电原子力显微镜的协同应用是实现这一目的的一种强有力的方法，可以对简单和复合样品（包括具有介电不连续性的样品）进行全面表征。氧化石墨烯/金（GO/Au）和氧化石墨烯/氧化硅（GO/SiO2）已被选择作为实例的证明。结果表明，该方法允许相关的化学，电子和物理性质的形态特征和局部电导行为。
2014-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Standardization of chemically selective atomic force microscopy for metal-oxide surfaces
针对金属氧化物表面元素鉴别和缺陷表征依赖间接假设的问题，本研究提出采用O端接铜针尖的非接触原子力显微镜方法，实现清晰元素对比度成像，为复杂金属氧化物表面直接结构表征提供标准化方案。
2024-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Reaction front occurrence on imperfection profiles during oxygen chemical diffusion in oxides. I. Thermodynamic background
从理论上研究了氧在氧化物晶体中的扩散对金属掺杂离子的状态和热平衡下的导电类型的影响。氧空位形成作为一个浅，双电子供体被假定为导致晶体暴露于低环境氧压力。它示出，从n-到p-型在氧分压Pi的临界转变，并在电离状态的金属掺杂剂在氧分压PM，通常是不同时的，并取决于不同的反应常数。实验研究的不同物种浓度在热力学平衡作为压力和温度的函数，应允许评估各种可逆反应常数控制的过程。在第二部分配套文件中，详细考虑了动力学（扩散）特性。
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
First Principles NMR Signatures of Graphene Oxide
核磁共振（NMR）已广泛应用于氧化石墨烯（GO）结构的研究。然而，其光谱特征和GO结构构型之间的详细关系仍然难以捉摸。基于第一性原理$^{13}$ C化学位移的GIPAW方法，我们给出了一个光谱-结构关系。发现碳的化学位移对原子环境非常敏感，即使具有相同的氧化基团。讨论了环氧基和羟基化学位移的影响因素。已经从NMR的角度检查了先前在文献中报道的GO结构。根据我们的NMR模拟，能量上有利的羟基链结构预计不会广泛存在于真实GO样品中。我们先前提出的环氧对也得到了化学位移计算的支持。
2010-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured antimony tin oxide synthesized via chemical precipitation method: its characterization and application in humidity sensing
本文报道了用化学沉淀法合成锑锡氧化物纳米颗粒的研究。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见吸收光谱对合成材料进行了表征。XRD显示了合成材料的结晶性质，并且通过使用Debye-Scherer方程估计微晶尺寸，其最小值为3 nm。合成材料的造粒使用液压机在616 MPa的均匀压力下进行。然后将粒料在200、400和600°C下退火。此外，将每个颗粒置于湿度感测室中，并测量电阻随相对湿度（%RH）的相应变化。通过取10 - 90%RH范围内所有灵敏度的平均值计算平均灵敏度。在所有的敏感颗粒中，在600°C退火的颗粒的平均灵敏度最好，为2.18 KΩ/%RH。2个月后，结果重现性为{ \pm }84%。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Molecular theory of graphene oxide
应用于石墨烯氧化物，石墨烯的分子理论是基于氧化物分子起源，当它被认为是与特定氧化反应相关的石墨烯分子多衍生物系列中的最终产物时。氧化石墨烯结构是在适当的计算过程中产生的，所述计算遵循考虑到石墨烯分子的自然自由基化、奇电子的相关性、结构对性质的极强影响、分子行为对外部因素的小作用的急剧响应的算法。总的来说，理论设施允许对氧化石墨烯化学的热点进行清晰，透明和可理解的解释，并提出化学生产和化学还原的氧化石墨烯的可靠模型。
2012-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Advanced chemical state studies of oxide films by lab-based HAXPES combining soft and hard X-ray sources
硬X射线光电子能谱学（HAXPES）提供的更大信息深度使得能够对掩埋界面的化学和电子结构进行非破坏性分析。此外，对于工业上相关的元素如Al、Si和Ti，如基于俄歇参数的局部化学状态分析所需的，对Al 1 s、Si 1 s或Ti 1 s光电子线及其相关的Al KLL、Si KLL或Ti KLL俄歇跃迁的组合访问仅在硬X射线的情况下是可能的。到目前为止，这种光电发射研究只能在同步加速器设施中进行。然而，最近，第一个商业XPS/HAXPES系统，配备了软和硬X射线源，已经进入市场，提供了独特的机会，监测功能氧化物中的所有组成离子在不同的探测深度的局部化学状态，在常规的实验室环境。体敏感的浅芯能级可以使用硬或软X射线源来激发，而更表面敏感的深芯能级光电子线和相关的俄歇跃迁可以使用硬X射线源来测量。如对于薄Al 2 O3、SiO2和TiO 2膜所证明的，通过仔细选择光电子和俄歇线的集合，甚至可以在接近恒定的探测深度处探测氧化物中的构成离子的局部化学状态，如用组合的软和硬X射线源激发的。我们强调了基于实验室的HAXPES的功能氧化物的研究的潜力，并讨论了有关的技术细节的动力学结合能标度的校准。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Reaction front occurrence on imperfection profiles during oxygen chemical diffusion in oxides. II. Kinetic analysis
从理论上研究了动态变化下氧在氧化物晶体中的扩散对金属掺杂离子状态和导电类型的影响。热平衡下的缓慢变化在第一部分的配套文件中提供。氧空位形成作为一个浅，双电子供体，被认为是由于晶体暴露于低环境氧压力。在氧分压Pi下从n型到p型的临界转变以及在氧分压PM下金属掺杂剂的电离状态下的临界转变通常不是同时的，并且取决于不同的反应常数。排除所有参与物种的双极扩散，它表明，氧空位扩散表现出明确的特征，在特定区域的空位浓度相关的上述临界压力。特别地，氧化学扩散率在Pi和PM之间实际上是恒定的，并且对于压力P << Pi，PM和P >> P，PM急剧增加。在后两个区域的特定条件下，会出现突出的反应前沿。
2018-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Li intercalation in graphite: a van der Waals density-functional study
从第一原理建模层状层间化合物提出了一个问题，因为它们的许多性质是由范德华相互作用和化学或马德隆项之间的微妙平衡决定的，并且通常缺乏对范德华相互作用的良好描述。利用van der Waals密度泛函方法研究了锂-石墨原型层间化合物的结构、声子和能量学。Li在石墨中的嵌入导致稳定的系统，其具有计算的嵌入能为$-0.2$至$-0.3$ ~eV/Li原子（指块状石墨和Li金属）。完全负载的阶段1和阶段2化合物LiC $_6$和$_{1/2}$ C $_6$是稳定的，对应于插入两个石墨烯平面之间的Li原子的二维$\sqrt3\times\sqrt3$晶格。阶段$N>2$结构与具有相同浓度的稀释阶段2化合物相比是不稳定的。在升高的温度下，稀释阶段2化合物容易变得无序，但Li $_{3/16}$ C $_6$的结构相对稳定，对应于Li原子的$\sqrt7\times\sqrt7$面内堆积。第一性原理计算，以及有限温度效应的贝特-佩尔斯模型，允许观察到的电压分布的微观描述。
2014-10-21 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Nanoporous Graphite Based on Graphynes: First Principles Structure and Carbon Dioxide Preferential Physisorption
无处不在的石墨烯是一种严格的2D材料，由于其大的比表面积以及其机械强度和对热和化学应力的耐受性，代表了理想的吸附平台。然而，石墨烯作为块体材料具有形成不可逆团聚体的趋势，导致3D石墨结构，其中可用于吸附的面积显著减小并且没有气体嵌入的空间。本文介绍了一种由石墨三炔片形成的新型纳米多孔石墨：通过电子结构和分子动力学计算，在密度泛函理论水平上对其三维结构进行了理论评估。发现新型层状碳同素异形体几乎与原始石墨一样致密，但2D石墨炔片的固有孔隙率及其相对堆叠导致穿过材料的纳米通道，并且其亚纳米尺寸可以允许气体物质的扩散和储存。纳米通道的分子原型用于精确地确定孔内的CO2、N2、H2O和H2的第一原理吸附能和吸附比。所提出的多孔石墨对气体扩散没有显著的屏障，并且相对于燃烧前和燃烧后气流中的其他相关组分，它显示出CO2物理吸附的高倾向。
2016-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Structure and Chemistry of Graphene Oxide in Liquid Water from First Principles
氧化石墨烯是2D材料中的一颗冉冉升起的新星，但它与液态水的相互作用仍然是一个根本性的开放问题：原子尺度的实验表征很困难，经典方法的建模无法正确描述化学反应性。在这里，我们弥合了简单的计算模型和复杂的实验系统之间的差距，通过现实的第一性原理分子模拟氧化石墨烯（GO）在液态水中。我们构建了化学上精确的GO模型，并研究了它们在水中的行为，结果表明含氧官能团（羟基和环氧化物）优先聚集在氧化石墨烯层上。我们展示了GO在水中的特定性质，这是亲水性和快速水动力学的不寻常组合。最后，我们的证据表明，GO是在水中的化学活性，获得一个平均负电荷的顺序为10~ mCm $^{-2}$。从头算建模突出了GO结构作为用于脱盐和水净化的创新膜的应用的独特性。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Film structure of epitaxial graphene oxide on SiC: Insight on the relationship between interlayer spacing, water content, and intralayer structure
在碳化硅上生长的多层石墨烯的化学氧化产生的膜表现出可再现的特性，横向均匀性，大面积的光滑度和可管理的化学复杂性，从而打开机会，以加速这种形式的氧化石墨烯膜的基本理解和技术应用。在这里，我们调查这些超薄氧化膜的垂直层间结构。X射线衍射、原子力显微镜和IR实验表明，多层膜表现出优异的层间配准，少量（<10%）的插层水，以及约9.35 μ m的出乎意料的大的层间分离。密度泛函理论计算表明，“氧化石墨烯膜中水少但层间距大”的明显矛盾可以通过考虑由碳层形成的多层膜来解释，该多层膜在纳米级上呈现非均匀氧化，其中非氧化和高度氧化的纳米-畴共存，并且其中在堆叠层的氧化区域之间捕获的少量水分子足以解释所观察到的大的层间分离。这项工作揭示了在碳化硅上生长的氧化石墨烯薄膜的垂直和层内结构，更一般地说，它提供了关于石墨烯/氧化石墨材料的层间间距，水含量和结构之间关系的新见解。
2014-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Impermeable Barrier Films and Protective Coatings Based on Reduced Graphene Oxide
防止气体和水分渗透的阻隔膜对于从食品到医疗以及从化学到电子的许多工业都是重要的。从这个角度来看，石墨烯最近吸引了特别的兴趣，因为它的无缺陷单层是不可渗透的所有气体和液体。然而，已经证明开发适用于工业用途的大面积无缺陷石墨烯膜具有挑战性。在这里，我们报告的多层石墨膜的阻隔性能的化学还原容易和廉价生产的氧化石墨烯层压板。发现它们提供了几乎完美的屏障，阻挡所有气体、液体和侵蚀性化学品，包括例如氢氟酸。特别地，如果氧化石墨烯层压体在氢碘酸中还原，则对于薄至30 nm的膜，可以检测不到氢和水的渗透，其保持光学透明。厚于100 nm的膜变得完全不可渗透。优异的阻隔性能归因于层压板的高石墨化度和还原过程中的小结构损伤。这项工作表明了具有与石墨烯和块状石墨类似的稳定性和惰性的薄保护涂层的密切前景，这对于许多应用来说可能是有趣的。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
In situ Auger electron spectroscopy of complex oxide surfaces grown by pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积（PLD）法生长的复合氧化物薄膜表面的俄歇电子能谱（AES）。作者证明了该技术在研究化学成分的实用性，通过收集样品，如复合氧化物薄膜和单晶以及金属箔的元素的特征俄歇光谱。在薄膜的情况下，AES研究可以通过在沉积期间用反射高能电子衍射（RHEED）监测厚度以单个单元电池精度进行。作者解决了一些挑战，在实现原位和实时AES研究PLD生长的复合氧化物薄膜。持续的层-层PLD生长的CaTiO 3/LaMnO 3超晶格允许在生长过程中的深度分辨的化学成分分析。俄歇光谱的演变的元素从各个层被用来进行化学分析与单层深度分辨率。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the properties of complex transparent conducting oxides: role of crystal symmetry, chemical composition and carrier generation
采用第一性原理密度泛函方法研究了单阳离子和多阳离子透明导电氧化物的电子性质。化学计量的和缺氧的In $_2$ O $_3$、$α$ -和$β$ $_2$ O $_3$、岩盐和纤锌矿ZnO、以及层状InGaZnO $_4$的电子能带结构的详细比较揭示了控制这些TCO材料的传输和光学性质的以下因素的作用：（i）氧化物的晶体对称性，包括氧配位和长程结构各向异性;（ii）阳离子的电子构型，特别是形成导带的轨道类型-- $s$、$p$或$d$;以及（iii）阳离子状态和相邻氧原子的p-状态之间的杂化强度。结果不仅解释了实验观察到的单阳离子TCO的电导率的趋势，但也表明，多组分氧化物可以提供一种方法来克服电子局域化的瓶颈，限制了在宽带隙主族金属氧化物的电荷传输。此外，异价替代掺杂的优点-在TCO主机中产生载流子的替代途径-概述了基于Sn，Ga，Ti和Zr掺杂的InGaZnO $_4$的电子能带结构计算。我们表明，过渡金属掺杂剂提供了在不影响光学透射率的情况下提高导电性的可能性。
2010-02-25 cond-mat.mtrl-sci
The chemical state of complex uranium oxides
本文报道了铀二元氧化物中U（V）的首次直接观测，并分析了混合铀体系中U氧化态的逐渐转变。我们的发现澄清了以前相互矛盾的结果，并为乏燃料的地质处置，再循环应用和铀物质的化学提供了重要的投入。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phosphorene Oxide: Stability and electronic properties of a novel 2D material
磷烯，（黑）磷的单层形式，最近从其大块对应物剥离。与氧化石墨烯类似，氧化磷烯有望具有新的化学和电子性质，并可能提供合成磷烯的替代途径。在这封信中，我们调查的物理和化学性质的磷烯氧化物，包括其形成的氧吸附在裸磷烯。声子色散曲线的分析发现化学计量和非化学计量的氧化物配置是稳定的，在环境条件下，从而表明氧的吸收可能不会降解磷烯。的氧化物的带隙的性质取决于磷烯的官能化的程度;间接间隙预测为非化学计量的配置，而直接间隙预测为化学计量的氧化物。机械应变和外部电场的应用导致磷烯氧化物的带隙的可调谐性。与裸磷烯的情况相反，预测磷烯氧化物的二极管样不对称电流-电压响应对化学计量的程度的依赖性。
2014-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Chemical and structural characterization of the native oxide scale on a Mg-based alloy
该研究结合STEM与APT表征Mg-2Al-0.1Ca基面原生氧化层，发现3–4 nm厚的（111）MgO层及界面约20 at.%富铝区，支持氧化层向内生长机制。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Electrochemistry, Ion Adsorption and Dynamics in the Double Layer: A Study of NaCl(aq) on Graphite
石墨是普遍存在的电极材料，特别有希望用于例如，能量储存和脱盐装置，但很少有人知道在技术上相关的浓度石墨电解质双层的性质。在这里，（带电）石墨-NaCl（aq）界面进行了检查，使用恒定的化学势分子动力学模拟，这种方法避免了离子耗尽（由于表面吸附），并保持恒定浓度的离子超出表面。在石墨基底表面处的特定Na+吸附导致在不存在施加电势的情况下界面的充电。在中等的本体浓度下，这导致反离子在扩散层中的积累以平衡有效表面电荷，这与建立的双电层（DL）模型一致。然而，超过0.6 M，在DL中的过屏蔽和离子拥挤的组合导致垂直于界面的离子密度的交替致密层。过渡到这个制度的标志是由一个增加的DL大小和异常的负移到零电荷的电位与增量变化的体积浓度。通过电化学阻抗谱测量的微分电容最小值的位置的变化支持我们的观察。此外，来自模拟和实验的差分电容之间惊人的一致性水平使我们能够严格评估电化学电容测量仅报告石墨材料的态密度的公认规范。最后，在最高浓度（超过5 M）的离子拥挤导致形成的液体状的NaCl集群局限于高度非理想区域的双层，其中离子扩散是高达五倍慢于在散装。
2021-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Engineering of SnO2-Graphene Oxide Nano-Heterojunctions for Selective Room-temperature Chemical Sensing and Optoelectronic Devices
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (INSTM)（意大利国家材料科学与技术大学联盟）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文通过设计SnO2-石墨烯氧化物纳米异质结，实现了室温下对挥发性有机化合物的选择性检测，并展示了其在光电探测器和气体传感器中的应用潜力。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Effects of surface compliance and relaxation on the frictional properties of lamellar materials
我们描述的结果进行化学改性石墨，使用原子力显微镜（AFM）的原子级粘滑摩擦测量。通过详细的分子动力学模拟，粗粒度的模拟，和理论论证，我们报告复杂的压痕轮廓在AFM扫描过程中涉及局部可逆剥离的顶层石墨烯从底层石墨样品和其对测量的摩擦力的影响，在收回的扫描针尖。特别是，我们报告几乎恒定的横向粘滑幅度在降低负荷，这不能解释的接触面积的连续介质力学模型的基础上的标准框架内。我们解释了这种异常的行为，通过引入最顶层的石墨烯层，这是不同的相互作用时，与原子力显微镜针尖增强的局部合规性的影响。对于非层状材料没有观察到这种行为。我们扩展我们的讨论对更一般的理解的顶层松弛的摩擦力下推和拉载荷的影响。我们的研究结果可以提供一个更全面的理解，最近观察到的化学改性石墨的有效负摩擦系数。
2014-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Insights into Chemical and Structural Order at Planar Defects in a Functional Oxide Using Multislice Electron Ptychography
本文利用多层电子叠层衍射成像技术对Pb2MgWO6双钙钛矿中的化学反相边界进行三维表征，揭示了其倾斜结构、化学互混及类反铁电畸变，并结合DFT计算阐明了其形成机制与工程应用潜力。
2024-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of stacking faults in hexagonal graphite
我们提出的自洽，全电位的电子结构计算的结果与堆垛层错的六方石墨板和板与一个位移的表面层。有两种类型的堆垛层错，它们在化学键图像上有质的不同。我们发现，这两种类型诱导局域化的界面带附近的对称线K-M的布里渊区和一个相关的峰值在局域态密度（LDOS）非常接近的费米能，这应该引起的界面带的主要贡献的局部导电性的堆垛层错。相比之下，干净的表面在π和σ带的能量范围内不存在任何表面带，并且表面附近的LDOS甚至被耗尽。另一方面，即使一个单一的表面层的位移诱导K-M附近的表面带。在一类堆垛层错附近，p_z键二聚体（方向垂直于层）起着特殊的作用。它们产生一对半满的界面态/界面共振。估算了两种层错的形成能和表面能。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Zinc oxide & Aluminum Ferrite and Simulation studies of M-H plots of Cobalt/Cobaltoxide
采用化学法制备了氧化锌和铁酸铝。用XRD和VSM对样品进行了表征。对Co/CoO薄膜的M-H曲线进行了模拟。观察了参数对饱和磁化强度的影响。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Percolation of Ion-Irradiation-Induced Disorder in Complex Oxide Interfaces
掌握高度非平衡纳米结构氧化物中的有序-无序过程对新兴能源技术的发展具有重要意义。然而，我们目前在高空间，化学和时间分辨率下量化和利用这些过程的能力有限，特别是在极端环境中。在这里，我们描述了在模型氧化物界面LaMnO $_3$ / SrTiO $_3$，我们在原位离子辐照的透射电子显微镜可视化的无序渗透。我们观察到在离子辐照的初始阶段形成的无序网络，并跟踪系统的全面发展，以充分的混乱。我们将这些测量与详细的结构和化学探针相结合，研究可能导致这种独特的分解行为的潜在缺陷机制。
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional manganese oxide nanolayers on Pd(100): Surface phase diagram
采用扫描隧道显微镜（STM）、低能电子衍射（LEED）和X射线光电子能谱学（XPS）等手段对在Pd（100）衬底上生长的二维氧化锰薄膜进行了表征。报道了MnOx在Pd（100）上的复杂表面相图，其中检测到9种不同的Mn氧化物相作为氧mO化学势的函数。可以确定氧的化学势的三个区域，其中形成结构相关的氧化物相，通常在表面共存。的不同区域的mO反映在各自的锰氧化物纳米层的氧化态所揭示的Mn 2p和O 1s XPS结合能。MnOx纳米层形成二维润湿层，并且推测它们通过提供结构上分级的界面来介导MnO在Pd（100）上的外延生长。
2008-11-27 cond-mat.mtrl-sci
