“幸福都是奮斗出來的。”把藍圖變為現實，將改革進行到底，無不呼喚不馳于空想、不騖于虛聲的奮斗精神，無不需要一步一個腳印踏踏實實干好工作。天道酬勤，日新月異。
——習總書記2018新年賀詞
回顧2017， “慧眼”衛星遨游太空，C919大型客機飛上藍天，量子計算機研制成功，海水稻進行測產，艘國產航母下水，“海翼”號深?；铏C完成深海觀測，次海域可燃冰試采成功，洋山四期自動化碼頭正式開港，港珠澳大橋主體工程全線貫通，復興號奔馳在祖國廣袤的大地上……正是各行各業工作者的努力奮斗，才使得我國在各個領域都取得了輝煌的成就。本期將會為您重點介紹2017年我國材料學的一大重要發現——由清華大學于浦科研團隊發現的電場調控下的“三態”相變。
2017年Nature在線刊登了一篇來自我國科學家的研究論文“Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch”，并在同期發表了題為“Condensed-matter physics: Functional materials at the flick of a switch”的新聞評述，對我國科學家的研究成果給予了高度評價。該研究次在單一材料中實現了基于雙離子電場調控的三態結構相變，并揭示了三態相變過程中光、電和磁學特性調控的原理及應用前景。
圖1 a、b為電場調控示意圖，c為通對O2-離子和H+離子的選擇性調控實現SrCoO3, SrCoO2.5和HSrCoO2.5之間的可逆相變。
電場調控是物理學和材料科學中常用的一種調控手段，但傳統的電場調控大都只能調控一種離子的價態或者使材料可以在兩種狀態之間轉換。于浦教授帶領的團隊經過巧妙的構思和設計，通過離子液體電場調控手段在氧化物SrCoO2.5中實現了對O2-離子和H+離子的選擇性調控，使材料在SrCoO2.5、SrCoO3-δ以及HSrCoO2.5三相之間進行可逆結構相變，這是選擇性雙離子調控的次實現，也是電場調控的重要進步。
圖2 電場作用、選擇性的雙離子調控三相磁電耦合
由于材料的三態在可見光和紅外光區具有不同的光學吸收特性，該研究展示了在可見光和紅外線波段的三態電致色變效應，同時證實了三態相變是一種具有“非揮發”特性的相變，即撤掉電壓后，其相變后的結構和性能會得到長久保持，從而大大減少維持相變所需的能源消耗。
如果將這一成果應用在玻璃上，就可以通過對透光率的調節實現對室內亮度、溫度的調節，從而達到高效節能的目的。新穎的光學特性使該材料在節能環保方面有著不可估量的潛力。另外，材料的三態還具有不同的電磁學特性，分別對應反鐵磁絕緣體、鐵磁金屬和弱鐵磁絕緣體?？烧{控的電磁學特性使得該材料在新的自旋電子學器件應用方面同樣具有廣闊的前景。
圖3 a. 三態電致色變效應，不同相在可見光波段的通過率不同;b. 不同相在紅外線波段的通過率不同，可應用于玻璃來調節室內溫度
需要指出的是，傳統研究通常借助外加壓力或材料生長過程中的化學摻雜等調控手段，實現新型物相及新穎物性的設計，但本研究通過電場控制實現離子的插入和析出及其所對應的物相轉變，為材料物性調控提供了一類全新的手段。該項發現可以被廣泛推廣到其它一系列材料體系中，有望孕育出大量的新奇結構相變和豐富功能特性。
在此，我們再次祝賀于浦教授取得可喜的科研成果，也非常榮幸Quantum Design的設備能夠在實驗中助老師一臂之力，同時感謝于浦教授繼續選擇PPMS，完成了清華大學第10臺PPMS綜合物性測量系統的小小里程碑。正如習總書記所言，希望我們能與各位科研工作者一起并肩奮斗，在新的一年能夠保持“逢山開路，遇水架橋”的堅定信念，為2018年中國科研事業的輝煌錦上添花!
文章內容：部分來源于清華大學官網
參考文獻：Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch(Nature，2017，DOI：10.1038/nature22389)
關于Quantum Design
Quantum Design是上的科研設備制造商和儀器分銷商，于1982年創建于美國加州圣迭戈。公司生產的 SQUID 磁學測量系統 (MPMS) 和材料綜合物理性質測量系統 (PPMS) 已經成為公認的測量平臺，廣泛的分布于上幾乎所有材料、物理、化學、納米等研究領域的實驗室。2007年，Quantum Design并購了歐洲大的儀器分銷商LOT公司，現已成為著名的科學儀器領域的跨國公司。目前公司擁有分布于英國、美國、法國、德國、巴西、印度，日本和中國等地區的數十個分公司和辦事處，業務遍及全球一百多個和地區。中國地區是Quantum Design公司活躍的市場，公司在北京、上海和廣州設有分公司或辦事處。幾十年來，公司與中國的科研和教育領域的合作卓有成效，為中國科研的進步提供了先進的設備以及高質量的服務。
