Enhanced Phonon Boundary Scattering at High Temperatures in Hierarchically Disordered Nanostructures
分级无序纳米材料的边界散射是降低热电材料热导率、提高其性能的有效途径。在这项工作中，我们研究了在硅基纳米结构材料中的热输运的纳米结晶和纳米孔的存在下，在300 K至900 K的范围内使用蒙特卡罗模拟的方法。在纳米晶体存在下的热导率遵循与原始材料相同的降低趋势。然而，我们发现，相对减少是较强的与温度的存在下的纳米晶体结构，一个后果的波矢依赖（q依赖）性质的声子散射的域边界。特别地，随着温度升高，大波矢声子的比例增加。由于这些声子更容易受到边界散射，我们表明，相比波矢独立的热导率值，这种依赖于q的表面散射可以占甚至约。纳米晶硅的热导率降低40%。引入具有随机位置的纳米孔增强了这种效果，这表明分层纳米结构实际上在高温下比以前认为的更有效。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Infrared-induced ultrafast melting of nanostructured platinum films probed by an X-ray free-electron laser
理解金属的熔化是当前研究的一个热点。这可以通过用红外（IR）激光辐射泵浦系统，并用由X射线自由电子激光（XFEL）产生的硬X射线探测它来实现。在这项工作中，我们研究了纳米结构的多晶薄膜的铂照射的红外辐射的增加通量。我们的特点是结构响应以及成核和传播的液相作为一个函数的时间延迟之间的IR泵和X射线探针。我们观察到部分熔融的样品的IR能量密度高于200 mJ $\cdot$ cm $^{-2}$。为了拟合液相对铂中散射图案的贡献，我们应用了液态金属的模型。进行双温度模型模拟，以了解作为时间延迟和通量的函数的样品加热过程的固态分数。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Multi-wavelength Raman scattering of nanostructured Al-doped zinc oxide
在这项工作中，我们提出了一个详细的拉曼散射研究氧化锌和铝掺杂氧化锌（AZO）薄膜的特点是各种纳米结构和形态，并通过脉冲激光沉积（PLD）在不同的氧气压力条件下合成。在纳米/介观尺度上具有相似形貌的纯ZnO和AZO薄膜的拉曼数据的比较允许调查拉曼特征（峰或带位置、宽度、相对强度）与材料性质（例如局部结构有序、化学计量和掺杂）之间的关系。此外，拉曼光谱测量与三个不同的激发线（532，457和325 nm）指出了振动和电子性质之间的强相关性。这一观察结果证实了多波长拉曼研究的相关性，以获得先进的掺杂氧化物材料的完整结构表征。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Cosmic ray ionization and Jesse effect behavior in electrode systems with nanostructures
在Ar/N2和O2/N2混合气体中研究了ZnO和碳纳米结构电极系统中宇宙射线电离引起的气体电子特性。准线性阶段的电导率为10-11~10-10 S/m，比未加纳米结构的样品高4~5个数量级，这是由宇宙线电离频率增加108~1010倍来解释的。结果与一维纳米结构在这种气态电子现象中的作用是基于强场梯度效应而不是场增强效应的假设是一致的。
2012-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Electronic transport computation in thermoelectric materials: From ab initio scattering rates to nanostructures
本文开发了一套由三个软件包组成的热电材料电子输运计算流程，从从头算电子-声子散射率出发，经玻尔兹曼输运模拟，再到蒙特卡洛模拟纳米结构，兼顾精度与计算效率。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Fresnel diffraction imaging of surface nanostructure using coherent resonant X-ray scattering
University of Wisconsin-Milwaukee（密尔沃基威斯康星大学）；Northwestern University（西北大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
该研究采用direct-CXI技术研究MnBi₂Te₄的表面纳米结构，阐明其成像原理可由菲涅耳衍射积分解释，证明该技术兼具直观实空间成像与相位信息获取能力。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Current perpendicular to plane Giant Magnetoresistance (GMR) in laminated nanostructures
利用Kubo理论研究了磁性叠层结构中自旋相关的电子输运过程。我们不仅考虑了体散射，但由于镜面反射和漫反射，也自旋守恒和自旋翻转过程的界面电阻。结果表明，在界面处的自旋翻转散射大大降低了巨磁电阻的值。这可以解释实验观察结果，即与非层压结构相比，层压结构的CPP GMR比仅略微增加，尽管层压引起CPP电阻的显著增加。
2004-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Light Induced Electron-Phonon Scattering Mediated Resistive Switching in Nanostructured Nb Thin Film Superconductor
Nb元素由于其优异的超导性能而受到人们的广泛关注。相反，我们报告了一个相对未开发的属性，即其优越的光电性能在减少的维度。我们在这里证明，纳米结构的Nb薄膜（NNF），在光照射下，表现为室温光开关和表现出低于其超导临界温度的辐射热特性。光开关和超导测辐射热行为都是通过其电阻随可见光和近红外（NIR）波长范围内的光的变化来监测的。与传统的光电探测器不同，NNF器件用光切换到更高的电阻状态，并研究了相应的电阻率变化与厚度和晶粒尺寸的变化。在低温下，在其超导状态下，光暴露使超导转变向低温移动。NNF的室温光子感测性质由光子辅助的电子-声子散射机制解释，而低温光响应主要与热生成有关，热生成基本上改变了器件的有效温度，并且器件能够感测几十毫开尔文的温差。所观察到的光响应对NNF的输运性质的影响对于未来的超导光子探测器、测辐射热计和基于相位滑移的器件应用是非常重要的。
2017-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Absence of superconductivity in pulsed laser deposited Au/Ag modulated nanostructured thin films
我们利用脉冲激光沉积技术，在金属靶上生长了Au/Ag调制纳米结构薄膜。在室温下进行的生长涉及在晶体硅（100）和石英衬底上沉积两种金属的交替层，其中Au的厚度较大，Ag的厚度小得多（两种情况）。然而，表征表明，纳米结构的配置是实现在薄膜中。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X射线能量色散分析（EDAX）、磁化强度（M-T）和电阻率（Rho-T）测量对薄膜进行了表征。磁化强度和电阻率的测量证实，有没有签名的超导转变的温度范围内的5 K至300 K的研究在这些薄膜。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Towards scanning nanostructure x-ray microscopy
我们展示了空间映射的本地和纳米尺度的结构的薄膜对象使用空间分辨PDF分析同步辐射X射线衍射数据。这是证明在一个实验室芯片上的组合阵列的样品点含有催化有趣的纳米粒子沉积从液体前体使用喷墨液体处理系统。我们提出了一个软件实现的整个协议，包括自动数据采集和分析的方法，使用原子对分布函数（PDF）的方法。该协议软件可以处理半自动化的数据简化，标准化和建模，用户定义的配方生成全面的元数据和分析结果。通过使用包含的函数对集合进行切片，可以使用不同的对比度来构建2D对象的图像，从而使我们能够确定与阵列上局部结构的不同方面相关的空间图。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric and galvanomagnetic properties of bismuth chalcogenide nanostructured hetero-epitaxial films
采用热壁技术在云母（白云母）衬底上生长了Bi_2Te_3块状单晶薄膜和Bi_（0.5）Sb_（1.5）Te_3固溶体薄膜。X射线衍射研究表明，在薄膜中的结晶c轴是垂直于基板平面。在77-300 K温度区间和磁场高达14 T的磁场和电场的不同取向下测量了Seebeck系数、电导率和磁阻张量分量。根据能谱的多谷模型，利用简并参数和Seebeck系数的温度依赖性，研究了薄膜中载流子的散射机制。结果表明，由于载流子在界面和晶间界面上的散射，有效散射参数与弱简并薄膜中载流子的声散射参数有很大的差别。这些载流子散射的特征被认为影响了薄膜中的电子输运并提高了品质因数。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-caloric transport properties of cobalt nanostructures: spin disorder effects from first principles
自旋相关的传输过程及其与温度梯度的相互作用的基本方面，所给出的自旋塞贝克系数，仍然在很大程度上未被探索和众多的贡献因素必须考虑。我们使用密度泛函理论和基于蒙特卡罗的统计方法来模拟简单的纳米结构，如Co纳米线和薄膜嵌入在铜主机或在真空中，并研究了自旋无序散射的影响电子输运在高温下。虽然我们表明，由于温度引起的局部磁矩的无序的电子的自旋相关的散射的电阻，热电和自旋热输运系数的贡献显着，我们还得出结论，这些影响的实际幅度不能预测，定量或定性，没有这样的详细计算。
2014-01-27 cond-mat.mtrl-sci
X-ray diffraction study of epitaxial CuO nanostructures obtained through post-deposition annealing of Cu on SrTiO$_3$(001)
该研究利用同步辐射 X 射线衍射表征 SrTiO$_3$(001) 上 Cu 沉积后退火形成的低覆盖度 CuO 纳米岛，揭示其两类外延关系、16 种取向及外延诱导的单斜角显著变化。
2023-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Coherent X-ray Diffraction Imaging of Nanostructures
我们在这里介绍了相干X射线衍射成像（CXDI）及其在纳米结构中的应用。由于X射线自由电子激光（XFEL）的出现及其在快速发展的系列X射线晶体学技术中的应用，这种成像方法变得特别重要。我们从有限尺寸晶体上相干散射的基本描述开始。传统的晶体学应用于大样品和相干散射有限尺寸的样品之间的差异进行了概述。研究了应变场作用下有限尺寸晶体的相干散射问题。部分相干照明的晶体样品的开发。最近的实验例子表明应用CXDI的纳米晶体结构的研究，包括自由电子激光实验，也提出。
2013-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assisted-hydrothermal Synthesis and Characterization of Flower-like ZnO Nanostructures
采用六次甲基四胺（HMTA）辅助水热法，以六次甲基四胺（（CH3）6N4）为表面活性剂和催化剂，在低温（90 oC）条件下在硅和玻璃衬底上制备了花状ZnO纳米棒。用ZnO纳米颗粒接种衬底。通过X射线衍射（XRD），高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），扫描电子显微镜（SEM）技术的纳米结构的结构和形态进行了研究。证明了种子纳米颗粒对花状ZnO纳米结构形成的影响。还观察到有机含氧链在生长过程中对结晶习性的影响。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of Hybrid Nanostructures via Nanoscale Laser-Induced Reshaping for Advanced Light Manipulation
基于金属-介电纳米结构的混合纳米光子学结合了等离子体和全介电纳米光子学的优点，提供了强的光定位、磁光响应和专门设计的散射特性。在这里，我们展示了一种新的方法，通过飞秒激光熔化的非对称金属-电介质（Au-Si）纳米粒子的光刻方法创建的有序混合纳米结构的制造。该方法允许混合纳米颗粒的金属组分的选择性重塑，而不影响介电组分。我们应用开发的方法在可见光范围内的混合纳米结构的散射特性的调谐。实验结果得到了分子动力学模拟和麦克斯韦方程组数值解的支持。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
A novel approach to the synthesis of nanostructured metal-organic films: X-ray radiolysis of silver ions using a Langmuir monolayer as a template
利用同步辐射X射线束辐照制备金属有机薄膜是一种新的合成方法。我们证明，一个朗缪尔单层沉积到一个含银离子的亚相，照射的入射光束低于临界角撞击全反射，诱导合成一个稳定的纳米结构的银-有机纳米薄膜在空气-水界面。X射线散射还用于在合成过程中原位监测银层的结构。在将该层转移到硅衬底上之后，通过AFM观察该层。观察到4.6 nm的膜厚度，与X射线穿透深度（约4.5 nm）良好一致。银结构由初始有机膜相取向。该实验表明，这种方法具有相当大的潜力，以表面活性剂自组装为模板，产生各种受控的金属有机膜。
2004-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ab-initio study of the effects induced by the electron-phonon scattering in carbon based nanostructures
本文从第一性原理出发，研究了反式聚乙炔和聚乙烯两种典型纳米结构中电子-声子相互作用的影响。我们发现，强的电子-声子相互作用导致了频率依赖的电子自能的复杂结构的出现。这些结构排除了任何准粒子的图像，并使绝热和静态近似通常用于完善的海涅艾伦卡多纳（HAC）的方法不足。相反，我们提出了一个完全从头算动力学制定的问题内的多体扰动理论框架。目前的动力学理论表明，在电子自能中出现的结构与相关电子/声子态包的存在有关。这些状态出现在谱函数中，甚至在$T=0\,K$，揭示了零点运动效应所起的关键作用。我们给出了这些国家的物理解释，揭示其内部组成映射的多体问题的解决方案的特征值问题。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
X-Ray Propagation in Tapered Waveguides: Simulation and Optimization
本文利用抛物型波动方程对X射线在锥形波导中的传播进行了数值模拟和优化。这项研究的目的是阐明如何在X射线光学纳米结构中最好地实现光束集中。这种优化的波导可以例如用于研究单个生物分子。在这里，我们比较锥形的几何形状，这可以通过线性和三阶（Bezier型）函数参数化，可以使用标准的电子束光刻单元制造。这些几何形状可以分别在二维和四维参数空间中描述。在这两种几何结构中，我们观察到优化问题的“增益平衡”的坚固结构。因此，X射线纳米结构的优化通常将是高度非平凡的优化问题。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the porosity of bimetallic nanostructures by a soft templating approach
我们使用六方中间相的油溶胀的表面活性剂稳定的管安排在一个三角形晶格在水中，并掺杂金属盐作为模板的纳米结构的辐射分解合成。在这种类型的软基质中形成的纳米结构是由3D连接的纳米线组成的钯-铂多孔纳米球，典型厚度为2.5 nm，形成六边形单元。我们证明使用电子显微镜和小角度X-射线散射的纳米球的孔径直接由掺杂的中间相，我们已经在一个控制的方式从10到55纳米的油管的直径决定。可以合成包含各种比例的钯和铂的双金属纳米结构。通过X射线光电子能谱学、能量色散X射线光谱和高角度暗场扫描透射电子显微镜实验证明了它们的合金结构。因此，我们的模板方法允许合成具有可调孔隙率和组成的纳米球。
2012-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Resolving the sodiation process in hard carbon anodes with nanostructure specific X-ray imaging
本文利用原位SWAXS成像和三维SAXS断层扫描，空间分辨地揭示了硬碳负极钠化过程中微孔填充主导后期平台区、插层持续发生，并关联了镀钠与微孔填充程度，为钠离子电池负极机制研究提供了新方法。
2025-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Search for Origin of Room Temperature Ferromagnetism Properties in Ni doped ZnO Nanostructure
通过简单的低温湿化学方法制备的纳米结构样品的物理、光学和磁性，系统地研究了Ni掺杂ZnO样品室温铁磁性的起源。X射线衍射图的Reitveld细化显示了通过Ni掺杂的Zn/O占有比的应变弛豫和收缩的晶格参数的增加。类似地，扫描电子显微镜证实了Ni掺杂使形貌从纳米棒改变为纳米片，表明Ni离子掺入ZnO中。更有趣的是，XANES（X射线吸收近边光谱）测量证实，Ni是纳入ZnO作为Ni 2+。EXAFS（扩展X射线吸收精细结构）分析表明，在ZnO样品中的Zn位附近的结构紊乱随着Ni浓度的增加而激增。拉曼光谱在275 cm-1处显示出额外的缺陷驱动振动模式，仅在Ni掺杂的样品中出现，并且在580 cm-1峰处具有加宽的位移，这表明存在氧空位（VO）相关的缺陷。此外，在光致发光（PL）谱中，我们观察到在524 nm处出现了一个峰值，表明存在单电离的VO+，它可以激活稀磁半导体（DMS）中的束缚磁极化子（BMP）。磁化强度测量表明弱铁磁性在RT，这与增加Ni固结上升。因此，提出Ni离子的作用以及VO+产生的固有交换作用有助于产生BMP，这是Zn_（1-x）Ni_xO（0<x<0.125）体系中RT-FM的原因。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized metal nanostructures through laser driven thermocapillary convection
当纳米金属薄膜经受纳秒脉冲激光的多次快速熔化和再固化循环时，几种可能的薄膜自组织过程之间的竞争可以导致空间相关的界面纳米结构。本文研究了SiO_{ \text{2} }表面Co膜（1-8 nm厚）在非均匀（干涉）激光照射下反复快速熔化时的自组织和随之产生的长度尺度。图案演化产生纳米线，纳米线最终分裂成纳米颗粒，纳米颗粒在最近邻间距λ_{NN 2}内表现出空间有序性，其标度行为与热毛细流动的斑图形成和类瑞利不稳定性相一致。对于h_{0} \leq 2 nm，旋节不稳定膜的流体动力学不稳定性导致纳米颗粒的形成。
2007-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Biomimetic isotropic nanostructures for structural coloration
本研究探讨可产生结构色的仿生各向同性纳米薄膜的自组装，阐明其显色需满足特征尺度匹配可见光波长、抑制波长无关散射的条件，为涂层等应用提供新思路。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orbital Reconstruction in a Self-assembled Oxygen Vacancy Nanostructure
我们展示了微观作用的氧空位空间限制在纳米间距（约1 nm）的BiFeO 3，使用共振软X射线散射技术和软X射线光谱测量。Ca ~（2+）对Bi ~（3+）的取代控制了空位的限制和空位总数。我们发现，通过增加取代，在没有任何氧化还原反应的情况下，Fe 3+阳离子的面内轨道带被重构。它导致Fe原子之间的跳跃减少，形成局部价带，特别是Fe的3d电子结构，周围的费米能级。这种能带局部化导致掺杂BiFeO 3系统的电导率降低。
2015-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Graphene: Free electron scattering within an inverted honeycomb lattice
石墨烯物理学的理论进展在很大程度上依赖于一个简单的最近邻紧束缚模型的应用，该模型能够预测这种材料的许多电子特性。然而，包括电子-空穴不对称性和基本石墨烯纳米结构的详细电子带（例如，具有不同边缘终端的纳米带）超出了这种简单模型的能力。在这里，我们表明，一个类似的简单的平面波解决方案的单电子状态的原子为基础的二维潜在的景观，由一个单一的拟合参数（散射势）定义，表现优于标准的紧束缚模型，并在正确地再现详细的能带结构的各种石墨烯纳米结构的密度泛函理论的水平。特别是，我们的方法确定了三个层次的非金属扶手椅纳米带，以及双退化的独立锯齿形纳米带的对称性破缺产生的能量分裂的平坦带。目前简单的平面波方法具有很大的潜力，深入了解石墨烯纳米结构和其他二维材料的电子状态和电光特性与完整或有间隙的Dirac类色散。
2018-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of Casimir regime in two-dimensional nanoribbon phonon conduction
与三维（3D）纳米结构形成鲜明对比，我们发现，在二维（2D）纳米带的边界散射单独不会导致一个有限的声子平均自由程。如果结合一个固有的散射机制，2D边界散射确实减少了整体的平均自由程，但后者不成比例的带宽度，不像众所周知的Casimir制度发生在3D纳米线。我们表明，边界散射可以占一个简单的Mathiessen型的方法为许多不同的3D纳米线的横截面形状，但这是不可能的，在2D纳米线的情况下，需要一个完整的解决方案的玻尔兹曼输运方程。这些事实对悬浮纳米结构的热导率有很强的影响。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanogaps by direct lithography for high-resolution imaging and electronic characterization of nanostructures
我们报道了一种直接用电子束光刻（EBL）制作纳米间隙的方法。EBL的主要分辨率限制，电子背散射，显着降低通过使用薄膜作为衬底。我们表明，这种分辨率的提高，使人们能够制造金属电极与分离从任意大到1纳米以下。此外，因为这些纳米间隙在薄膜上，所以它们可以用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）成像。使用这些纳米间隙，我们测量了通过几个耦合的PbSe纳米晶体的电荷传输，并将数据与通过在同一设备上进行HRTEM获得的详细结构信息相关联。
2005-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and Adsorption Properties of Electrostatic Complexes : Design of Hybrid Nanostructures for Coating Applications
我们报告的静电凝聚复合物的体积和界面性质之间的相关性的存在。通过阳离子中性二嵌段与带相反电荷的表面活性剂胶束或7 nm氧化铈纳米颗粒之间的共组装获得复合物。光散射和反射测量表明，混合纳米粒子聚集体更稳定，通过稀释和冲洗（从聚苯乙烯或二氧化硅表面）比它们的表面活性剂对应物。这些发现归因于两个系统之间的临界缔合浓度的显着差异和混合结构的冻结状态。
2007-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
