我國學者發現神奇“點鐵成氫”技術

我國專家從實驗時的一次“偶然失誤”中找到突破口，利用新方法實現低成本的材料加氫相變，發明了堪稱神奇的“點鐵成氫”技術。這對開發新型功能材料與器件及促進基礎理論的發展有重要意義。

中國科學技術大學副研究員鄒崇文、教授江俊等人合作研究的這一成果，日前在國際權威學術期刊《自然·通訊》發表。

二氧化釩在６８攝氏度時，會表現出數個量級的電阻突變和顯著的紅外／ＴＨｚ開關效應，在相變存儲器、紅外激光防護、“智能窗”等方面具有廣泛應用前景，但其相對過高的相變溫度成為限制應用的瓶頸。

近期，鄒崇文研究組博士生陳宇糧在一次用硫酸溶液清洗消除二氧化釩薄膜殘余的實驗中，不小心用不耐腐蝕的鐵鑷子夾取了二氧化釩薄膜樣品進入酸溶液。這次偶然失誤卻得到大發現：通常塑料鑷子夾取的二氧化釩薄膜在酸溶液中幾分鐘就會完全腐蝕，而這次僅被鐵鑷子夾了一角的整片二氧化釩薄膜卻在硫酸中安然無恙。

進一步實驗發現，在浸入酸性溶液的外延二氧化釩薄膜表面貼附一顆金屬顆粒，不但可實現大面積的二氧化釩薄膜表面抗酸溶液腐蝕，還能在溫和條件下實現二氧化釩材料加氫，進而很容易改變二氧化釩的電子態實現從絕緣－金屬－絕緣的三階段依次相變。這種相變過程具有極其快速的擴散效應，因而僅用直徑１毫米的極小金屬顆粒，就可使直徑兩英寸的二氧化釩外延薄膜抗腐蝕并金屬化，從而達到類似“點石成金”的“點鐵成氫”效果。

據介紹，該研究預測揭示現象背后的電子—質子協同摻雜機理，發展了一種能更好兼容常規溫和環境的摻雜方式，且操作簡便、成本低廉。