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研究室推荐:冷胀热缩

2019-08-29 点击:1374

  本次的研究室推荐,带大家了解东京工业大学東正樹教授的研究室,看看他们的新发现---"温めると縮む"材料吧。

  东京工业大学科学技术创成研究院,前沿材料研究所的东正树教授团队,近日近日发现了镍酸(BiNiO3)和镍酸铅(PbNiO3)的固溶体,该物质的最重要的特性具有加热后收缩的负热膨胀。

  大多数物质在温度升高时,会随着热膨胀而增大长度和体积。在光通信和半导体制造等精密定位的局面下,这种微小的热膨胀会造成一些列的问题。因此,如果在精密仪器或光通信的材料里,加入具有随升温收缩的"负热膨胀"的物质,可以补偿或消除材料的热膨胀,这在精密仪器的制造中将有很大的意义。该研究成果在5月29日美国化学会杂志《Chemistry of Materials》上登载。

  研究室推荐:冷胀热缩?

  然而,具有负热膨胀的材料种类较少,在市场上发售的负热膨胀材料中,其体积收缩的比例较小,仅为1.7%左右。2016年12月,名古屋大学研究小组发现层状氧化物烧结体体积收缩6.7%,不过这是源于空隙多的材料组织,而不是材料本身的负热膨胀。

  在本次研究中,当对象是代表性铁电体钛酸铅PbTiO3时,实验中其体积仅收缩了0.6%。而与PbTiO3相比,PbVO3晶体结构的变形较大,施加压力升温后,会有10%的体积收缩。不过在常压下没有这么好的体积收缩效果。

  不过当对物质进行电子掺杂后,在室温的温度200K到400K的温度域发生了下图所示的晶体结构变化,体积收缩了8.5%,实现了巨大的负热膨胀!且从X射线衍射实验来看,已经确认物质体积收缩的本质是负热膨胀,而非空隙多的材料组织。

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  当然,本研究还存在着一定的不足,这是因为此次开发新物质Pb0.76La0.04Bi0.20VO3时,会产生含有对环境有害的铅。好在除了铅化物以外,钙钛矿化合物BiCoO3、Bi2ZnTiO6、Bi2ZnVO6也同样满足副热胀性。所以通过电子掺杂将这些无害物质进行负热膨胀的话,可以得到不包含铅的负热膨胀材料啦。这同样是东教授以后将展开的研究了。

  如果各位材化相关专业的学生也想研究类似的课题,那么我们如何进入东教授的研究室呢?

  我们不妨先了解一下東正樹教授的研究室吧:

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  首先是研究室介绍:

  "金属氧化物显示各种有用的功能,如磁性、铁电性、超导性等。我们采用用于金刚石合成的高压合成法、以单晶基板为模板的薄膜法、利用拓扑化学反应等手段,在加热后收缩的负热膨胀材料、排除了对环境有害的铅压电体、强磁性和铁电性共存的材料;该而我们也在用该方法开拓新的功能性氧化物、复合阴离子化合物等。

  这些性质与结晶结构有着很深的联系。利用辐射光X射线和中子射线,来检测随温度和压力的变化而显现的微小晶体结构的变化,从而阐明了功能的表达机制。而我们则一直从这些信息中设计和合成新的材料,在这样的周期中展开一系列研究。从非常基础的低维磁性体到应用与企业合作的非铅压电体开发,从广泛的角度进行了材料的探索。"

  而该研究室的主要课题如下:

  1、支撑纳米技术的负热膨胀物质

  2、解决环境问题---非铅压电体材料的研究

  3、新时代存储器材料:强磁性铁电体

  4、探寻不可思议的磁性材料:低次元?フラストレート反强磁性体研究

  5、面向阐明超导机制的解明:高温超导体的研究

  由于该教授隶属于东京工业大学物质理工学院材料系,所以入学也是按照该学院的方式来进行:

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  以下是该学院修士入试的细则:

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  可以看到考试的内容为:两次面试+一次笔试

  1、第一轮面试:

  教授会对专业知识,本科论文等进行一次口头提问。

  笔试:

  会对数学、物理、材料等进行出题,一共会考四个题目(学生自己从试题集里选择)

  第二轮面试:

  教授除了对专业知识、论文进行提问以外,还会对自己未来的研究动机,研究计划等进行提问。

  以上就是本次研究室推荐。祝各位报考的同学好运!如果在留学的路上你遇到了疑惑,可以扫描下方二维码添加我们的名校规划老师在线为你答疑噢~另外,同学们如果想要申请日本的名校,请好好学习,重点是请

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