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[纳米结构科学与技术] 纳米线电子学 || 一维纳米结构材料电子特性的X射线光谱分析
摘要： 近期关于纳米材料形貌与尺寸调控的研究，使科研人员能以前所未有的精细程度探索储能与转化应用的发展。若通过多种处理工艺控制纳米材料的表面结构，便可将其应用于绿色能源策略。其卓越性能部分源于微小尺寸、超大比表面积及量子限域效应。纳米材料科学对环境科学与可持续发展具有重要启示意义——通过物理化学手段调控形貌、晶体结构及理化性质，可提升器件性能、拓展功能并延长储能转化类设备的使用寿命。这类含纳米材料的器件包括储能转化装置（如储能器件、制氢装置、水分解装置及染料敏化太阳能电池）、光电器件（半导体、光电催化及波导元件）以及环境器件（传感器与吸附/分离装置）等。此类应用通常依赖于新兴电极设计，该设计支撑着储能转化器件的实现，而纳米技术能更高效地完成这类器件的制造。事实证明，纳米材料的独特特性在储能转化开发中极具价值。
关键词： 超级电容器、纳米材料、转化、水分解、X射线吸收光谱、能量存储、二氧化锰、二氧化钛
更新于2025-09-10 09:29:36
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光磁CoFe双核普鲁士蓝类似物中开关机制的原子尺度证据
摘要： 基于普鲁士蓝类似物的分子复合物因其独特的双稳态特性与极致的尺寸缩减而备受关注。本研究首次报道了固态下同时具有热致与光致磁双稳态的双核FeCo配合物。通过结合局部表征技术（X射线吸收光谱XAS、X射线磁圆二色谱XMCD）与配体场多重态理论计算的实验-理论方法，我们成功揭示了原子尺度上电子与磁学性质的变化。光谱研究从原子层面完整证实了以下结论：(i) 300K相与4K光激发态均由未发生明显局域结构重排的FeIII低自旋-CoII高自旋顺磁对构成；(ii) 100K相由FeII低自旋-CoIII低自旋反磁对组成；(iii) 光激发态在约50K平均温度下完全弛豫。2K顺磁相中，XAS与XMCD显示Fe/Co离子均呈现较大轨道磁矩（外磁场6.5T下分别为0.65μB和0.46μB），但未检测到2K以上自旋中心间的磁相互作用。
关键词： 配体场多重态计算、X射线吸收光谱、X射线磁圆二色性、光磁双稳态、普鲁士蓝类似物
更新于2025-09-10 09:29:36
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含硅空位纳米金刚石的电子结构与光谱特征
摘要： 宽带隙掺杂半导体中局域缺陷引入的带隙态会显著影响材料的电子结构和光学特性，从而产生广泛应用。近期研究表明，金刚石中的硅双空位缺陷可用于高分辨率压力探测和量子密码学，使其成为替代更常见的氮空位中心的理想候选者。本文运用群论和第一性原理电子结构方法，研究了硅空位中心相关带隙态的分子起源、零声子线分裂及电子跃迁的尺寸依赖性。同时探讨了局域缺陷对纳米金刚石拉曼振动谱和碳K边X射线吸收谱的影响。该研究系统分析了局域缺陷产生的带隙态对纳米半导体电子与振动结构的影响，为调控其光学特性的潜在机制提供了重要见解。
关键词： 中间能隙态、电子结构、光学性质、纳米金刚石、拉曼振动光谱、量子密码学、X射线吸收光谱、硅空位缺陷
更新于2025-09-10 09:29:36
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多组分铁掺杂CdTe(S)体系的局域结构、电子结构及表面结构
摘要： 采用X射线吸收精细结构(XAFS)研究了多组分Cd0.99Fe0.01Te0.97S0.03体系中Fe周围的局域结构与电子特性。通过原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了Cd0.97Fe0.03Te与Cd0.99Fe0.01Te0.97S0.03体系非极性(110)晶面的成分及其在环境条件下的氧化机制。研究发现Fe优先取代Cd位点，但由于其共价半径更小且倾向于与S配位，导致基质CdTe晶格产生局域畸变。该畸变仅局限于Fe的直接邻近区域，第二、第三配位层原子位置（在实验误差范围内）与CdTe中的预期距离相符。虽然两种样品体相中Fe周围的局域结构特征明确，但其近表面区域完全贫Fe，在Cd0.99Fe0.01Te0.97S0.03中还存在一定程度的S富集。因此重点对近表面区域的表征及其成分结构评估展开研究，为此建立了适用于双层表面结构（体相/氧化层/杂质层）的通用无标样XPS数据分析算法。深度成分分析结果表明：尽管体相成分与杂质层厚度存在差异，但在最表层杂质层下方约存在一个单原子层的CdTeO3钝化膜。
关键词： X射线吸收光谱（XAS）、X射线光电子能谱（XPS）、II-VI族半导体、铁杂质、氧化
更新于2025-09-09 09:28:46
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金纳米团簇Au<sub>30</sub>(SR)<sub>18</sub>键合特性的X射线吸收近边结构灵敏分析
摘要： 带有有机硫醇盐?；づ涮宓慕鹉擅淄糯兀∟Cs）是一个备受关注的领域，而X射线吸收光谱是研究这些金纳米团簇结构与性质的有力工具。然而，金纳米团簇在金X射线吸收近边结构（XANES）区域通常呈现宽泛且低强度的特征峰，这降低了该技术的灵敏度，使其难以用于金纳米团簇的分析。本工作采用一阶导数XANES光谱与量子模拟相结合的方法，对新型Au30(SR)18纳米团簇的键合特性进行了高灵敏度的金L3边XANES研究。通过将一阶导数XANES光谱与已深入研究的Au25(SR)18进行对比，旨在确定Au30(SR)18的独特特征。研究发现，金纳米团簇的早期XANES区域显著受表面位点金-金键合环境的影响——由于Au25(SR)18和Au30(SR)18中表面金-金键长存在差异，导致其一阶导数XANES谱呈现明显区别。这些发现可通过基于金纳米团簇结构模型的XANES光谱位点选择性量子模拟得到一致解释。本文提出的XANES方法为金纳米团簇结构和键合特性的灵敏分析提供了有效工具。
关键词： 金纳米团簇、键合特性、量子模拟、X射线吸收近边结构、X射线吸收光谱
更新于2025-09-09 09:28:46
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采用同步辐射技术对硅掺杂磷酸铁锂锭中硅的化学形态及分布进行表征
摘要： 通过硅掺杂（在LiFePO4的P位点替代Si）开发具有高循环寿命的LiFePO4正极材料表明，对LiFePO4结构的微小改变会显著影响锂离子电池性能。然而，确定元素掺杂的本质及其对LiFePO4电子和原子结构的影响仍具挑战性。本文展示X射线吸收光谱与X射线荧光成像作为理解熔融合成法制备的硅掺杂LiFePO4效应的理想表征方法。硅掺杂LiFePO4的X射线吸收谱显示，与含硅未掺杂样品中形成的SiO2及非晶玻璃相杂质相比，掺杂剂周围局部结构存在细微变化。对Fe和P K边X射线吸收谱的研究阐明了硅在含掺杂剂及杂质样品中LiFePO4结构的作用。结合X射线荧光成像的X射线吸收光谱技术，使我们能更全面地观察制备锭样品的非均匀特性。这些结果凸显了X射线吸收光谱作为深入理解改性LiFePO4结构并据此设计锂离子电池材料的强大工具。本文受版权?；?，保留所有权利。
关键词： 锂离子电池，X射线荧光成像，X射线吸收光谱，硅掺杂，磷酸铁锂
更新于2025-09-04 15:30:14
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通过铜插层调控ZrSe?的带隙宽度
摘要： 已合成并研究了铜浓度范围为x=0–0.3的CuxZrSe2插层单晶，在此范围内观测到半导体-金属转变。通过XPS和XAS方法实验研究了CuxZrSe2电子结构随铜含量的演变规律。结果表明费米能级随铜含量增加逐渐移动，该金属-绝缘体转变不能归因于电荷向导带的转移，而是与铜原子与最近邻硒原子形成共价键、以及在Zr 4d/Se 4p带隙内形成p-d杂化态有关。为获得费米能级附近态密度的理论描述并验证该结论，进行了第一性原理计算。
关键词： 第一性原理计算、共价键、费米能级、CuxZrSe2、半导体-金属转变、X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收光谱（XAS）、p-d杂化态、插层、电子结构
更新于2025-09-04 15:30:14