Les méthodes d’imagerie montrent des contraintes et des défauts dans l’oxyde de vanadium


La technologie d'imagerie révèle des contraintes et des défauts dans l'oxyde de vanadium

Crédit photo : Institut polytechnique Rensselaer

Des chercheurs dirigés par Edwin Fohtung, professeur agrégé de science et technologie des matériaux à l’Institut polytechnique Rensselaer, ont développé une nouvelle technique pour les l’oxyde de vanadium nanostructuré, un métal de transition répandu avec de nombreuses applications potentielles, notamment les anodes électrochimiques, les applications optiques et les supercondensateurs. Dans une recherche publiée dans un article du journal de la Royal Chemical Society CrystEngComm, et peut également être vu sur la couverture du numéro – l’équipe a détaillé une technique de microscopie sans lentille pour détecter les défauts individuels qui sont intégrés dans les nanoflocons d’oxyde de vanadium.

« Ces observations pourraient aider à expliquer l’origine des défauts de structure, de cristallinité ou de gradients de composition qui ont été observés dans d’autres technologies de couches minces ou de paillettes près des joints de grains », a déclaré Fohtung, expert en nouvelles techniques de diffusion et d’imagerie synchrotron. « Nous pensons que notre travail a le potentiel de changer notre vision de la croissance et de l’imagerie tridimensionnelle non destructive des nanomatériaux. »

L’oxyde de vanadium est actuellement utilisé dans de nombreux domaines technologiques tels que le stockage d’énergie et peut également être utilisé dans la construction de transistors à effet de en raison du comportement de transition métal-isolant qui peut être défini avec un champ électrique. Cependant, les contraintes et les défauts du matériau peuvent modifier sa fonctionnalité, nécessitant des techniques non destructives pour détecter ces défauts potentiels.

L’équipe a développé une technique basée sur l’imagerie cohérente par diffraction des rayons X. Cette technique repose sur un type d’accélérateur de particules circulaire appelé synchrotron. Les synchrotrons fonctionnent en accélérant les électrons à travers des séquences d’aimants jusqu’à ce qu’ils atteignent presque la vitesse de la lumière. Ces électrons en mouvement rapide produisent une lumière intense et très brillante, principalement dans la gamme des rayons X. Cette lumière synchrotron, comme on l’appelle, est un million de fois plus brillante que la lumière produite par des sources conventionnelles et 10 milliards de fois plus brillante que le soleil. Fohtung et ses étudiants ont utilisé avec succès cette lumière pour développer des techniques et capturer de minuscules matières comme des atomes et des molécules, et maintenant aussi des défauts. Lorsque cette technique est utilisée pour étudier des matériaux cristallins, elle est connue sous le nom d’imagerie de diffraction cohérente de Bragg (BCDI). Dans leurs recherches, l’équipe a utilisé une approche BCDI pour découvrir les propriétés à l’échelle nanométrique des densités d’électrons dans les cristaux, y compris les défauts de déformation et de réseau.

Fohtung a travaillé en étroite collaboration avec Jian Shi, professeur agrégé de science et d’ingénierie des matériaux à Rensselaer. Zachary Barringer, Jie Jiang, Xiaowen Shi et Elijah Schold von Rensselaer et des chercheurs de l’Université Carnegie Mellon ont participé à la recherche sur « Imaging défauts in vanadium (III) oxyde nanocrystals using Bragg diffractive imaging ».


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Plus d’information:
Zachary Barringer et al., Défauts d’imagerie dans les nanocristaux d’oxyde de vanadium (iii) avec imagerie diffractive cohérente de Bragg, CrystEngComm (2021). DOI : 10.1039 / D1CE00736J

Fourni par l’Institut polytechnique Rensselaer

Citation: L’imagerie montre des souches et des défauts dans l’oxyde de vanadium (2021, 14 octobre), consulté le 14 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-imaging-technique-reveals-strains-defects.html

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