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<p>将硫化铜的艺术渲染高于其成为“超离子”的临界温度点击图像以扩大视图和描述图片来源:Greg Stewart / SLAC国家加速器实验室SLAC和斯坦福研究人员的一项新研究检查了超离子的原子级细节纳米级材料从导电性差的状态切换到导电性高的状态,朝着在低成本固态电池中使用这些材料迈出了一步能够实现更快的存储芯片和更高效电池的材料可以在高电平之间切换SLAC和斯坦福大学的研究人员已经确定,低离子电导率的状态比以前想象的要快得多</p><p>关键是使用极小的块“我们的结果是在低成本的固态电池中使用这种材料硫化铜的一步“斯坦福材料与能源科学研究院的研究团队负责人Aaron Lindenberg说机构和斯坦福大学PULSE研究所这些研究所由SLAC和斯坦福共同运营“我们第一次看到了这些纳米材料究竟是如何从一个导电性差的状态转变为一个纳米级材料的原子级细节</p><p>这是高度指导的,“他说”我们所学到的东西使我们对调整其结构和性能以便在新技术中发挥作用的能力充满信心“Lindenberg的团队上个月在Nature Communications上报告了其结果硫化铜是一种”超级离子“固体材料:当加热到临界温度以上时,它突然传导电流,以离子穿过材料的形式,比在较低温度下更容易这种过渡到超离子阶段自19世纪30年代首次被描述以来一直令研究人员着迷</p><p>由着名的英国科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)随着纳米科学的最新进展,科学家们已经了解到更小的超离子材料较低的临界温度也可以更快地切换状态例如,当加热到103摄氏度以上时,一厘米大小的硫化铜片会成为极好的导体,但其记录的最快切换时间是百万分之一秒</p><p>最近的进展,Lindenberg的研究小组发现,硫化铜的更小的纳米盘,只有10纳米(十亿分之一米),在更低的温度 - 大约70摄氏度 - 切换 - 并且可以通过光控制切换仅20万亿分之一第二,比之前观察到的速度快一百万倍超级离子材料通常有两种成分 - 在这种情况下,铜和硫 - 这些结构交织在一起新报告精确地显示了达到临界温度时材料内部发生的情况,并指出切换发生所需的时间与离子通过超离子材料的运动之间的联系它正处于平衡状态“本文介绍了第一次实验测量,捕获超导离子纳米晶体在转变过程中以及过渡态本身的相关变化,”Lindenberg说“我们惊讶于晶体形状和体积变化的速度”现在他们知道细节Lindenberg说,对于超离子转换,他的团队有合成在室温下稳定的新型超离子材料的想法,以及探索离子在材料中传输的方式以及从一个阶段到另一个阶段的相关转变的发生方式</p><p>这种改进可以使硫化铜成为新型电阻开关器件的关键元件,并作为液体电解质的安全,有效的固态替代品,在可充电电池的电极之间传输离子</p><p>研究人员进行了实验在三个同步加速器:劳伦斯伯克利国家实验室'先进的光源,阿贡国家实验室的先进光子源和SLAC的斯坦福同步辐射光源该论文的第一作者斯坦福大学研究生蒂姆米勒去年秋天因其在该项目上的工作获得了2012年梅尔文P克莱恩科学发展奖出版物:TA Miller,等,“超离子铜(I)硫化物纳米晶体中超快结构转换的机理”,Nature Communications 4,文章编号:1369; DOI:101038 / ncomms2385资料来源:SLAC国家加速器实验室图片: