表面的化学和物理是一个日益重要的话题。研究表面是许多重要的关键的纳米应用由于相变的理解,电子结构和化学成键。在接下来的几年里,奇异的现象共同涉及磁性和导电性氧化物属性被发现含有磁性离子。此外,磁性氧化物在电子技术的使用已经变得如此重要的由于小型化设备和磁性材料的介电性能,反之亦然所需电感、信息存储、薄膜为高密度计算机记忆,微波防反射涂层,永久磁铁汽车发动机等等。相反,在10年左右的纳米技术发展提供了密集的研究试图结合属性如铁电、铁磁、和光学单相纳米粒子或复合薄膜;这最后的努力最近被称为热能。因此,纳米材料的复兴与热能和光学特性提出了一个阶段的工作镧铌酸锂(LagydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)和铌酸锂(LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)与铁磁、铁电张弛振荡器铁电性,二次谐波发生,高温铁磁,磁电性质。gydF4y2Ba
最近的研究已经发现了奇异的现象,涉及共同磁和电性质的氧化物与磁性离子(gydF4y2Ba
磁电效应的磁性氧化物最近发现了许多应用在生物学、医学和生物技术(gydF4y2Ba
相反,铁磁性是一种物理现象,磁排序所有的磁矩(gydF4y2Ba
多铁性材料的初始定义,它有两个三个主要ferroic属性:铁电性(FE)铁磁性(FM)和铁弹性gydF4y2Ba
在过去的十年中,已经有越来越努力描述多铁性材料通过使用不同的技术(gydF4y2Ba
一个用于这种类型的多铁性材料表征技术是电子能量损失谱(尺)。电子与材料的相互作用提供了结构和化学信息(gydF4y2Ba
拉曼光谱提供了有用的信息vibration-rotational光谱晶体样品的gydF4y2Ba
XPS是基于光电效应,它提供了信息表面元素的构成有价值的量化和化学状态信息从上∼5纳米材料表面的gydF4y2Ba
二次谐波发生(宋惠乔)显微镜是用来研究二阶非线性光学过程可能存在于材料具有非线性特性。倍频的影响,初始光子相互作用的非线性材料,产生光子能量和频率的两倍,初始光子的波长一半;这对于成像效果是有用的材料没有镜面对称。这种介质的光学响应应用电磁场可以表达的极化密度gydF4y2Ba
Aberration-corrected电镜允许subangstrom高分辨率透射电子显微镜的分辨率。Aberration-corrected高分辨率扫描透射电子显微镜可以提供详细的界面结构信息,如晶格位移的地图,不适应环境的混乱,应变场,终止飞机、阳离子障碍和衬底梯田。特别是,它的使用结合磁场和电磁透镜导致原子分辨率的图像测量是必不可少的晶体结构和组成智能材料的性质密切相关。这种技术特征的高空间分辨率图像已成为一个重要工具的评估和发展新型纳米材料和设备(gydF4y2Ba
钙钛矿结构类型的理想候选材料非线性光学应用程序;这些包括PbTiOgydF4y2Ba3gydF4y2BaPb(锆、钛)OgydF4y2Ba3gydF4y2Ba、Pb(铁gydF4y2Ba1/2gydF4y2Ba注gydF4y2Ba1/2gydF4y2Ba阿)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba、Pb(铁gydF4y2Ba0.5gydF4y2Ba助教gydF4y2Ba0.5gydF4y2Ba阿)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba、Pb(铁gydF4y2Ba1−xgydF4y2Ba注gydF4y2BaxgydF4y2Ba阿)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和倪gydF4y2Ba0.35gydF4y2Ba锌gydF4y2Ba0.65gydF4y2Ba菲gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba4gydF4y2BaPb(毫克gydF4y2Ba1/3gydF4y2Ba注gydF4y2Ba2/3gydF4y2Ba阿)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(中性粒细胞)、Pb (ScgydF4y2Ba1/2gydF4y2Ba助教gydF4y2Ba1/2gydF4y2Ba阿)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba(PST)、PbgydF4y2Ba1−xgydF4y2Ba拉gydF4y2BaxgydF4y2Ba(锆gydF4y2Ba1−ygydF4y2Ba“透明国际”gydF4y2BaygydF4y2Ba)gydF4y2Ba1−x / 4gydF4y2Ba(PLZT) [gydF4y2Ba
在本文中,我们目前的结果,我们的研究铁电、铁磁、和智能陶瓷纳米材料的光学性质,如镧铌酸锂和铌酸锂合成机械化学的方法。我们的研究的目的是描述这种材料通过Cs-STEM、鳗鱼、拉曼,XPS和宋惠乔开始了解原子的空间位置多铁性材料的晶体结构与它的属性。gydF4y2Ba
在过去,我们合成了镧铌酸锂(LagydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)和铌酸锂(LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)与铁磁纳米晶体、磁电张弛振荡器铁电性,利用机械合金化和光学性能之后,减少热处理(RHT)过程(gydF4y2Ba
此外,程序升温还原生成氧气进行职位空缺与铁磁,磁电,张弛振荡器铁电性,在洛杉矶和光学特性gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba在单相纳米晶体。Ferroelectrical样本然后由还原退火热处理(RHT) ar - 5% hgydF4y2Ba2gydF4y2Ba大气20分钟在900°C。观察一个灰色的颜色而不是RHT前的白色粉末的过程。gydF4y2Ba
电子能量损失谱和高分辨率图像获得使用JEOL手臂(200 f)显微镜研究中心的先进材料(Chihuahua-Mexico RCAM),操作在200千伏,配备了Cs校正器(ceo GmbH)和FEG-STEM / TEM单位。高纬度环形暗场(HAADF)探针大小被设置为0.095 nm,和当前的23.2 pA用于亮场成像。聚光透镜孔径大小设置为40gydF4y2Ba
拉曼光谱是由使用微LabRAM人力资源模型在RCAM (Lexc = 632.8海里),从100年到1000厘米范围内gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba,14 mW激光激发力量通过使用100 x客观和光圈∼1微米。x射线光电子能谱(XPS)分析进行了德克萨斯大学埃尔帕索分校φ5600和半球形能量分析仪分光计,使用镁(埃及gydF4y2Ba
铁电测量进行使用安捷伦E4980A 20 Hz-2 MHz精密电感电容电阻测量计在纳米科学和纳米技术的中心(CNN)墨西哥国立自治大学的。在300 K,粒子与PVA有界和按105公斤/厘米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba;直径(gydF4y2Ba
扫描显微镜二次谐波发生了德克萨斯大学埃尔帕索分校使用飞秒钛宝石激光源(Spectra-Physics,美态SP)。它的脉冲持续时间大约是100 fs 80 MHz的重复。激光的波长可调从690纳米到1040纳米,最高功率2.5 W。基本激光束紧密集中由一个60 x NA 1.0水浸物镜(奥林巴斯LUMPlanFLN)。生成宋惠乔信号是由相同的物镜收集epi-detection几何。信号与噪声分离二向色镜和一个20 nm窄带通滤波器集中在450海里。实验装置的示意图说明图所示gydF4y2Ba
对二次谐波发生成像实验装置。gydF4y2Ba
使用Cs-corrected高分辨率透射电子显微镜在扫描模式中,可以确定结构方面RHT和non-RHT LiNbO的表面gydF4y2Ba3gydF4y2Ba样本。数据gydF4y2Ba
LiNbO Cs-corrected扫描电子显微镜:(a)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba格没有RHT;(b) LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba晶格RHT后;与没有RHT (c)原子间距;(d)与RHT原子间距。gydF4y2Ba
可以看出晶格与no-RHT保持不变,与RHT与晶格相比,明显观察到孔隙的晶体结构。数据gydF4y2Ba
此外,数据gydF4y2Ba
(一)无RHT选区衍射;(b)选区衍射RHT后;(c)光谱鳗鱼。黑色阴谋相关核心,和红色的情节与壳。gydF4y2Ba
水晶悲伤LiNbO衍射点阵gydF4y2Ba3gydF4y2Bano-RHT保持不变,一个完美的六角形晶格,与校长衍射方向[110],[116],[312],与化学计量铁电LiNbO有关gydF4y2Ba3gydF4y2Ba阶段。的LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba对应于三方/菱形的晶体结构和晶格参数gydF4y2Ba
相反,在多铁性LiNbO体积和表面gydF4y2Ba3gydF4y2Ba可以不同的结构、组成和性质所发现的桑娜和施密特(gydF4y2Ba
介电函数的虚部的峰值是由于铁电地区乐队之间的转换和铁磁表面,可以发生在多铁性LiNbO的机制gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体单相。这种能量损失与电子由于振荡偶极子出现在铁磁表面。由于这些偶极分子吸收器的振动模式。这些结果表明在表面铁电和铁磁/ paraelectric-magnetic接口,据一些其他作品氧化锌和BaTiOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba(gydF4y2Ba
由洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba单相核壳纳米晶体与拉曼光谱和XPS研究了由于不同的化学成分由于晶格缺陷,表面氧空位,李原子扩散,La原子order-disordered。数据gydF4y2Ba
拉曼光谱的多铁性:(一)LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和(b)gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。多铁性的XPS谱:LiNbO (c)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和(d)gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
相反,数据gydF4y2Ba
LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体可以赋予单相多铁性属性(如铁电、铁磁、magnetocapacitance和张弛振荡器铁电性)的创建在纳米晶体的表面氧空位。gydF4y2Ba
LiNbO的铁电性质gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba特点是通过polarization-electric磁滞回线。数据gydF4y2Ba
多铁性质;LiNbO ferroelectrical磁滞回线:(a)gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和(b)gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
铁磁特性也进行了分析。数据gydF4y2Ba
多铁性质;磁滞回线:(a) LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和(b)gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
magnetocapacitive耦合和张弛振荡器的铁电性属性由于LiNbO测量氧气空位gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体,分别。图gydF4y2Ba
多铁性质:(a)铁磁LiNbO magnetocapacitance响应gydF4y2Ba3gydF4y2Ba;在洛杉矶(b)张弛振荡器铁电性性质gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
相反,图gydF4y2Ba
这同时LiNbO表面氧空位的存在gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体导致ferroelectric-ferromagnetic域结晶学相当于允许magnetocapacitance和张弛振荡器铁电性的行为,分别如前所报道(gydF4y2Ba
在多铁性纳米晶体,单相磁场和介电性能(反之亦然)要求之间有耦合电极化率(gydF4y2Ba
在多铁性ABO血型gydF4y2Ba3gydF4y2Ba材料、磁矩(gydF4y2Ba
的磁化可分为领域个人的向量是根据当地晶体容易轴对齐的体积密度与磁场强度成正比的磁场能使他们极化磁场方向,根据gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
(一)多铁性LiNbO的磁化率gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和(b)在多铁性LiNbO宋惠乔显示铁电域gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体陶瓷材料。gydF4y2Ba
相反,介质的光学响应应用电磁场可以表达的极化密度gydF4y2Ba
替换gydF4y2Ba
图gydF4y2Ba
因此,电磁波的相互作用与单相多铁性材料的电极化率(gydF4y2Ba
最后,分析二次谐波发生属性也从900纳米到1200纳米波长的函数在多铁性LiNbO水平线性极化gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体。图gydF4y2Ba
多铁性LiNbOgydF4y2Ba
在这项工作中,我们成功地合成gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体具有multiferroic-optic属性使用机械化学的方法。和multiferroic-optics属性结构方面分析了利用Cs-corrected扫描电子显微镜,电子能量损失谱、拉曼光谱、x射线光电子能谱和二次谐波发生显微镜,分别。拉曼光谱结果显示格式良好的ABO血型gydF4y2Ba3gydF4y2BaLiNbO钙钛矿晶体结构gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体;发现振动模式在276,322(323),625(624)厘米gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba对应的振动模式gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),和一个gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]相关的损失对称的氧气在RHT网站产生。XPS能谱结果显示电子轨道结构的锂(李gydF4y2Ba+ 1gydF4y2Ba),镧(洛杉矶gydF4y2Ba+ 3gydF4y2Ba)、铌(NbgydF4y2Ba+ 5gydF4y2Ba)和氧(OgydF4y2Ba−2gydF4y2Ba在多铁性LiNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba和洛杉矶gydF4y2Ba0.05gydF4y2Ba李gydF4y2Ba0.85gydF4y2BaNbOgydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体,分别。Cs-corrected杆,可以确定结构变化相关LiNbO表面氧空位gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体。鳗鱼,可以确定核心的核壳电子密度(1.79×10gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba电子/ mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)和壳牌(1.33×10gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba电子/ mgydF4y2Ba3gydF4y2Ba),分别。同时,发现NbgydF4y2Ba+ 4gydF4y2Ba顺电位相变有关,这证实了表面氧空位的存在的多铁性LiNbO吗gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体。宋惠乔显微镜,铁电域被发现在多铁性LiNbO 450海里gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体陶瓷材料。此外,它被发现在LiNbO宋惠乔信号gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体在450 nm、500 nm和600 nm的蓝色、绿色和红色。此外,黄色被发现重叠功能减退时信号在500 nm和600 nm。总之,铁电体的观测值,high-ferromagnetism温度,magnetocapacitance,张弛振荡器铁电性,ferroelectric-optic,和多铁性光学化学计量镧铌酸锂铌酸锂可能有助于发展新的热能:ferroelectric-magneto-optical控制设备。gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
卡洛斯·a·Diaz-Moreno由于墨西哥CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia)支持通过国外博士后项目,征集。250381年,德克萨斯大学埃尔帕索分校。这项工作是支持的批准号12284027的美国陆军研究办公室,NSF资助号。1429708和1429708。卡洛斯·a·Diaz-Moreno感谢博士j·洛佩兹富有成果的讨论。最后,卡洛斯·a·Diaz-Moreno感谢额外资金从w·m·瑞安博士b柳条凯克中心创新和j . c . Diaz-Ramos 3 d和b a Moreno-Acosta的科学基础。gydF4y2Ba
视频1:宋惠乔结果研究了激光线性和圆偏振的函数在不同的多铁性化学计量LiNbO excitation-dependent极化gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体陶瓷材料。gydF4y2Ba
视频2:铁电域条纹在铁磁化学计量LiNbO宋惠乔模式gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体陶瓷材料。gydF4y2Ba
视频3:在多铁性化学计量LiNbO宋惠乔结果gydF4y2Ba3gydF4y2Ba纳米晶体。gydF4y2Ba