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我校在高水平学术论文发表上取得重大突破!

——我校匡小军科研团队在国际顶级期刊《自然》子刊《Nature Communications》上发表氧离子导电机制研究成果

来源:材料科学与工程学院   作者:杨小燕  编辑:胡花尼  浏览次数:  发布时间:2018-10-29 16:39:09

  近日,我校匡小军团队与法国国家科学研究中心高温材料所Mathieu Allix博士课题组在基于四面体结构类型中制造高迁移能力的氧空位及氧空位稳定和迁移机制研究上取得重要研究进展。10月26日,该研究成果以标题为“Cooperative mechanisms of oxygen vacancy stabilization and migration in the isolated tetrahedral anion scheelite structure” 在英国 《自然》 子刊 《自然通讯》(Nature Communications)上发表,全文链接为:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06911-w
    

 Bi1-xSrxVO4-0.5x材料氧离子导电机制示意图 


  论文发表情况
 

  晶态材料中氧缺陷是如何稳定并具有高的迁移能力是氧离子导体研究领域中的一个重要科学问题,对氧离子导电机制的阐述将有助于新氧离子导电材料的设计与合成,能促进低温下具有高氧离子导电率的电解质材料的探索,对降低固态氧化物燃料电池的操作温度具有重要的科学意义。由于四面体结构单元的旋转和灵活变形性等特点有利于氧离子导体中载流子(氧空位或间隙氧)的稳定和迁移,含四面体单元的新型氧离子导体材料的发现及其载流子的稳定和迁移机制研究日益受到关注。在基于四面体结构的体系中间隙缺陷导电比较普遍,而以氧空位形式的氧离子导电材料非常罕见。双方研究人员利用传统高温固相反应和先进的气动悬浮-激光加热系统,在含孤立四面体的BiVO4基白钨矿体系中制备了具有氧空位的白钨矿氧离子导体,结合固态核磁共振谱、第一性原理计算、分子动态模拟等手段确定了材料中氧空位通过VO4四面体的协同旋转和变形形成V2O7二聚体以及V2O7二聚体的断裂和重组来实现氧空位的稳定及迁移。这一工作突破了传统的“一种结构类型只适合特定的氧缺陷载流子种类发生迁移”的认识,为如何在基于四面体的结构类型材料中探索新氧离子导体提供了新策略。

 

        论文作者匡小军教授(右)与Mathieu Allix博士

论文作者匡小军教授、Alberto Jose Fernandez Carrion(右2)博士和杨小燕博士生(右1)


  我校匡小军教授和法国科学研究中心高温材料所Mathieu Allix博士为共同通讯作者,材料科学与工程学院杨小燕博士生和Alberto Jose Fernandez Carrion博士(在匡小军科研团队工作)为该论文的共同第一作者,我校2015级硕士生王节华作为第三作者在该论文中开展了分子动态模拟研究,桂林理工大学材料科学与工程学院为第一完成单位。该论文是我校在国际具有重要影响力期刊上发表高水平论文上的一个重大突破,也反映了近年来我校在基础科研团队建设上及提高研究生培养质量上的举措初显成效。
  以上研究工作得到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目和国际合作交流项目以及广西自然科学基金杰出青年科学基金项目等的资助。