Atomic scale x-ray photon correlation spectroscopy (aXPCS) was used to study atomic diffusion in the Ni97 Pt3 solid solution with both a single crystal and a polycrystalline sample. Different jump diffusion models are discussed using experimental results and Monte Carlo simulations. The sensitivity of aXPCS experiments to short-range order (in this case governed by a strong Pt-Pt repulsive force) is demonstrated. The activation energy of 2.93(10) eV as well as diffusivities in the range of 10-23 m2 s-1 at 830 K agree very well with the results of tracer diffusion studies at much higher temperatures.
Study of the thermochromic phase transition in CuMo$_{1-x}$W$_x$O$_4$ solid solutions at the W L$_3$-edge by resonant X-ray emission spectroscopy
多晶CuMo $_{1-x}$ W $_x$ O $_4$固溶体进行了研究,通过共振X射线发射光谱(RXES)在W L $_3$ -边缘,以遵循作为样品组成和温度的函数的跨热致变色相变的钨局部原子和电子结构的变化。用从头计算对实验结果进行了解释。通过对RXES平面的分析,得到了5d(W)态的晶场分裂参数,并用于评价钨原子的配位。温度依赖的RXES测量成功地用于确定在冷却和加热时CuMo $_{1-x}$ W $_x$ O $_4$固溶体中的$α$和$γ$相之间的结构相变的滞后行为,即使在低($x$ <0.10)钨含量下。结果表明,在90-420 K的温度范围内,钨离子均为八面体配位,而当钨含量较低($x$ <= 0.15)时,钨离子的配位随温度的降低由四面体变为八面体。然而,对于$x$ <0.15,在室温下发现一定量的钨离子共存于八面体环境中。所得结果与这些固溶体中的颜色变化很好地相关。
Revealing the local structure of CuMo$_{1-x}$W$_x$O$_4$ solid solutions by multi-edge X-ray absorption spectroscopy
用多边X射线吸收光谱研究了Mo替代对CuMo $_{1-x}$ W $_x$ O $_4$($x$ = 0.20,0.30,0.50,0.75)固溶体结构的影响。用考虑多次散射效应的逆蒙特卡罗方法对几个吸收边(Cu K边、Mo K边和W L $_3$边)的EXAFS谱进行了同时分析。由偏径向分布函数(RDFs)$g(r)$和键角分布函数(BADF)$f(φ)$估计了配位壳层的畸变程度及其对组成的依赖性。部分RDFs的分析表明,固溶体的结构主要是由钨相关的亚晶格,而钼原子适应局部扭曲的环境。因此,钨和钼原子的配位对于所有研究的组合物都保持为CuWO $_4$中的八面体。
Raman Spectroscopy Insights into the Reorientational Dynamics of Polyanions in Solid Electrolytes
Key Laboratory of Organic Compound Pollution Control Engineering (MOE), School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University(上海大学环境化学工程学院有机化合物污染控制工程重点实验室(教育部));University of Michigan-Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University(密歇根-上海交通大学联合学院,上海交通大学);Department of Chemistry, School of Science, Shanghai University(上海大学理学院化学系)
Order and randomness in dopant distributions: exploring the thermodynamics of solid solutions from atomically resolved imaging
作为掺杂剂浓度的函数的结构-性质关系的探索通常基于固溶体的平均场论。然而,这些理论在半导体中很好地工作,在具有强相关性的材料中往往会失败,无论是在电子行为还是化学分离方面。在这些情况下,原子排列的细节通常不会被探索和分析。材料的生成物理和化学的知识可以解决这个问题,因为可以生成作为原子级结构的随机表示的缺陷配置库,或者可以导出介观热力学模型的参数。为了获得这些信息,以改进预测,我们使用原子分辨的显微图像,可视化系统内复杂的结构相关性,并将其转化为结构形成的统计力学模型的数据。鉴于材料加工历史的微观方面存在显著的不确定性,以及可用图像的数量有限,我们将模型优化技术与统计假设检验的原则相结合。我们证明了从一系列的原子分辨扫描透射电子显微镜图像的Mo $_x$ Re $_{1-x}$ S $_2$在不同比例的Mo/Re化学计量的数据上的方法,为此,我们提出了一个有效的相互作用模型,然后用于生成原子配置,并在一系列的浓度和形成温度进行可测试的预测。
Atomic-resolution imaging of gold species at organic liquid-solid interfaces
University of Manchester(曼彻斯特大学);National Graphene Institute, University of Manchester(曼彻斯特大学国家石墨烯研究所);Diamond Light Source(英国钻石光源实验室);Max Planck−Cardiff Centre on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis FUNCAT, Cardiff Catalysis Institute, School of Chemistry, Cardiff University(卡迪夫大学化学学院卡迪夫催化研究所马克斯·普朗克-卡迪夫异相催化基础中心);Cardiff Catalysis Institute, School of Chemistry, Cardiff University(卡迪夫大学化学学院卡迪夫催化研究所);School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield(谢菲尔德大学数理科学学院);University of Oxford(牛津大学);Henry Royce Institute for Advanced Materials, University of Manchester(曼彻斯特大学亨利·罗伊先进材料研究所)
Chemical-state analyses of Ni, Zn, and W ions in NiWO$_4$-ZnWO$_4$ solid solutions by X-ray photoelectron spectroscopy
用X射线光电子能谱学研究了NiWO $_4$ -ZnWO $_4$微晶固溶体中Ni、Zn、W的化学状态。记录的Ni 2 p、Zn 2 p和W 4 f光电子线以及Ni L $_2$ M $_{23}$ M $_{45}$、Zn L $_3$ M $_{45}$ M $_{45}$和W N $_4$ N $_{67}$ N $_{7}$俄歇跃迁线的光谱显示出随Zn浓度增加而显著的变化。结合解析的光电子和俄歇跃迁线的位置来构建固体溶液中金属离子的所谓化学状态图(瓦格纳或俄歇参数图)。随着锌浓度的增加,俄歇参数增加,镍和减少,从而证明了降低和增加的电子极化率周围的核心电离的镍和W离子,分别。同时,锌氧键的性质和锌离子周围的局域结构没有改变。结果表明,Zn ~(2+)对NiWO $_4$的稀释作用是伴随着Ni-O键离子性的增加和W-O键共价性的增加。这些变化归因于[NiO PDMATHAMT]和[WO PDMATHAMT]结构单元之间的电荷重新分配。我们表明,一个仔细的深入分析的XPS数据与实验室为基础的X射线光电子能谱学系统可以给化学敏感,定性信息的变化,在第一协调领域的每个金属离子。这些信息只能通过基于同步加速器的技术(例如X射线吸收光谱)获得。
Combined cluster and atomic displacement expansion for solid solutions and magnetism
有限温度无序固溶体和磁性材料很难直接使用第一性原理计算进行研究,因为需要大的晶胞和许多独立的样品。在这项工作中,我们开发了一个组合的集群扩展和原子位移扩展,我们适合第一原理能量,力和应力。然后,我们使用膨胀计算热力学量在几乎第一原理的精度水平。我们证明,通过明确地处理所有相关的自由度,我们可以实现改进的收敛性能相比,一个简单的集群扩展,我们的模型自然包括构型和振动熵。此外,我们可以处理结构和化学或磁性自由度之间的耦合。作为例子,我们用我们的展开式计算了Si $_{1-x}$ Ge $_x$,磁性MnO,Al空位和Ba $_x$ Sr $_{1-x}$ TiO $_3$的性质。
Correlation-consistent Gaussian basis sets for copper solids from material-constrained atomic optimization
University of Maryland(马里兰大学);Peking University(北京大学);Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);The NOMAD Laboratory at the Fritz Haber Institute of the Max-Planck-Gesellschaft(马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所NOMAD实验室);Quantum Engine LLC(量子引擎有限责任公司);Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland(马里兰大学物理科学与技术研究院)