光诱导的微小晶体的对称变化使研究人员可以创建具有量身定制特性的材料

想象一下建造一个带有完美对齐块的乐高塔。每个块代表一个小晶体中的原子,称为量子点。就像撞击塔可以移动块并改变其结构一样,外力可以在量子点中移动原子,打破其对称性并影响其特性。

来源:英国物理学家网首页
硫化物量子点的艺术插图在暴露于光线时会发生结构变化,铅原子暂时转移到新位置。学分:米德尔伯里学院的Cotts Lab。

想象一下建造一个带有完美对齐块的乐高塔。每个块代表一个小晶体中的原子,称为量子点。就像撞击塔可以移动块并改变其结构一样,外力可以在量子点中移动原子,打破其对称性并影响其特性。

科学家了解到,他们可以在量子点中故意引起对称性破坏或对称性恢复,以创建具有独特特性的新材料。在最近的一项研究中,美国能源部(DOE)Argonne国家实验室的研究人员发现了如何使用光来改变这些微小结构中原子的布置。

由半导体材料(例如硫化物)制成的量子点因其较小的尺寸而以其独特的光学和电子特性而闻名,从而使它们有可能革新电子和医学成像等领域。通过利用在这些量子点中控制对称性的能力,科学家可以定制材料以具有特定的光线和电力相关的特性。这项研究为设计材料开辟了新的可能性,这些材料可以执行以前认为不可能的任务,从而提供了创新技术的途径。

电子特性

通常,硫化铅有望形成一个立方晶体结构,其特征是高对称性类似于表盐。在这种结构中,铅和硫原子应该以一个非常有序的晶格排列,就像交替的红色和蓝色乐高积木一样。

晶体结构

但是,以前的数据表明,铅原子并不是预期的位置。取而代之的是,它们略有偏离中心,导致具有较少对称性的结构。

高级材料 量子点