近日，杜克大學、科羅拉多大學博爾德分校、以色列魏茨曼科學研究所、波蘭科學院和里爾大學法國國家科研中心的研究人員研究了鹵化物鈣鈦礦在熔融狀態(tài)和玻璃狀態(tài)下的局部結(jié)構(gòu)，揭示了這些結(jié)構(gòu)之間的關鍵聯(lián)系以及在晶體狀態(tài)和玻璃狀態(tài)下觀察到的對比特性。?
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這項研究的成果增強了科學家對鈣鈦礦中多種結(jié)構(gòu)模式以及鈣鈦礦玻璃的結(jié)構(gòu)變化如何影響其特性的理解，為下一代相變材料和設備的進步鋪平了道路。
在 2020 年的一項早期研究中，杜克大學團隊試圖更好地了解玻璃狀鹵化物鈣鈦礦——這與傳統(tǒng)研究的晶體鹵化物鈣鈦礦有所不同。自 2021 年以來，他們的工作引起了人們的興趣，從而建立了一個以玻璃形成混合鈣鈦礦半導體和相關玻璃狀混合金屬鹵化物為中心的新研究領域。
在最近的工作中，該團隊利用拉曼光譜、固態(tài)核磁共振（NMR）、傅里葉變換紅外光譜、原位X射線衍射（XRD）和對分布函數(shù)（PDF）分析相結(jié)合的方法研究了2D MHP [(S)-(?)-1-(1-萘基)乙基銨]2PbBr4的晶體、玻璃和熔融狀態(tài)下的配位環(huán)境。?
雖然結(jié)晶態(tài) SNPB 顯示出偏振相關的拉曼光譜，但玻璃態(tài)和熔融態(tài)表現(xiàn)出廣泛的特征，并且缺乏偏振依賴性。固態(tài) NMR 表明，由于連接銨基團和連接萘基和銨基團的相應二面角存在顯著的空間破壞，玻璃的有機-無機界面處存在無序性，同時仍然保留了大量萘基基團登記和結(jié)晶態(tài)分層的殘余（從 XRD 分析推斷）。此外，PDF 分析表明，角共享 PbBr6八面體在熔融/玻璃相的無機框架中仍然存在，但由于八面體間和八面體內(nèi)鍵角/長度的無序性，在超過大約一個八面體的長度尺度上結(jié)構(gòu)相干性喪失。?
這項研究首次比較了熔融和玻璃態(tài) MHP 中的局部結(jié)構(gòu)（相對于結(jié)晶狀態(tài)），通過綜合整合拉曼光譜、固態(tài) NMR、FTIR 和 XRD 以及 PDF 測量實現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)有助于理解不同狀態(tài)的 MHP 之間的結(jié)構(gòu)差異，并揭示了結(jié)構(gòu)引起的特性變化，這些變化可用于開發(fā)下一代儲能、內(nèi)存和計算設備。
