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同步辐射及其在无机材料中的应用进展
刘云鹏, 盛伟繁, 吴忠华
无机材料学报    2021, 36 (9): 901-918.   DOI:10.15541/jim20200703
摘要   (1696 HTML95 PDF(pc) (25262KB)(2589)  

同步辐射是环形加速器中做循环运动的高速电子在经过弯转磁铁时, 沿电子轨道切线方向发射的电磁辐射。作为一类平台型科技基础设施, 同步辐射光源对无机材料的研究和发展起到了重要支撑作用。同步辐射实验技术已经成为现代科学技术不可或缺的研究手段, 无机材料研究是同步辐射技术的主要应用领域之一。相对于用于材料研究的常规光源来说, 同步辐射技术研究无机材料有以下优势: 1)获取的数据质量更高; 2)空间分辨和时间分辨的能力更强; 3)原位和材料服役环境更易模拟; 4)多尺度、多方面、多种类的结构信息同步获取; 5)探测新的结构特性更有可能。同步辐射实验技术有助于解决无机材料领域中的一些关键科学问题, 从而极大地推动了无机材料的研究进展。本文首先简要介绍了同步辐射光源的现状, 以及国内现有三个同步辐射装置: 北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facility, BSRF)、上海同步辐射装置(Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF)和国家同步辐射实验室(National Synchrotron Radiation Laboratory, NSRL)。然后, 从X射线衍射、散射、谱学、成像等四个方面, 列举了同步辐射技术在无机材料研究中的应用实例。最后, 对同步辐射光源和结构表征技术及其在无机材料中的应用进行了总结与展望。



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图9 通过SAXS技术揭示的Fe3O4@SiO2纳米棒在磁场调控下的结构演化过程[48]
正文中引用本图/表的段落
SAXS技术用于纳米尺度周期性结构的研究同XRD技术用于结晶材料的结构研究, 其实就是用透射方法在小角度范围内获取样品的衍射谱。因此适用SAXS技术获取XRD图谱的样品, 其晶胞参数或是结构周期一般都在纳米量级。换言之, 适用SAXS技术测量晶体结构或周期有序结构的样品体系, 通常是由颗粒为最小散射单元组成的超结构, 而不是由原子为最小散射单元组成的晶体结构, 尽管超结构可能具有晶体结构一样的对称性和空间群。Li等[48]以Fe3O4@SiO2磁性纳米棒为组装单元, 在该纳米棒形成的浓聚悬浮液中构筑了周期性排列的胶体晶体阵列(Crystalline Colloidal Array, CCA), 同步辐射SAXS技术研究证实该胶体晶体具有不同寻常的单斜晶体结构, 如图9所示。这种胶体晶体同时以光子带隙和双折射现象的形式展现出光学各向异性。这一研究表明, 上述胶体晶体作为一种光子晶体, 使磁调控其结构色和透射率成为可能, 同时也为理解胶体自组装提供了一个新的模型系统, 且为磁光效应的多功能显示、防伪和智能窗口应用等各种智能光学材料的应用开辟了新机会。
(A) Sketch map of in-situ SAXS measurements; (B) SAXS patterns of the silicone oil suspension with 1.25wt% of Na2Ti3O7 nanofibers under the DC electric-field strength: 0 kV/mm (a), 0.5 kV/mm (b), 1.5 kV/mm (c), and 2.5 kV/mm (d); (C) Electric-field strength dependence of normalized orientation distribution width, the solid lines represent the simulation ...
Single-stimulus-induced modulation of multiple optical properties
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2019
... SAXS技术用于纳米尺度周期性结构的研究同XRD技术用于结晶材料的结构研究, 其实就是用透射方法在小角度范围内获取样品的衍射谱.因此适用SAXS技术获取XRD图谱的样品, 其晶胞参数或是结构周期一般都在纳米量级.换言之, 适用SAXS技术测量晶体结构或周期有序结构的样品体系, 通常是由颗粒为最小散射单元组成的超结构, 而不是由原子为最小散射单元组成的晶体结构, 尽管超结构可能具有晶体结构一样的对称性和空间群.Li等[48]以Fe3O4@SiO2磁性纳米棒为组装单元, 在该纳米棒形成的浓聚悬浮液中构筑了周期性排列的胶体晶体阵列(Crystalline Colloidal Array, CCA), 同步辐射SAXS技术研究证实该胶体晶体具有不同寻常的单斜晶体结构, 如图9所示.这种胶体晶体同时以光子带隙和双折射现象的形式展现出光学各向异性.这一研究表明, 上述胶体晶体作为一种光子晶体, 使磁调控其结构色和透射率成为可能, 同时也为理解胶体自组装提供了一个新的模型系统, 且为磁光效应的多功能显示、防伪和智能窗口应用等各种智能光学材料的应用开辟了新机会. ...

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