清华大学等揭示相变材料的新阶段

清华大学物理系、玉浦研究组及其中外合作者首次实现了单个材料中双离子的电场可控结构相变，揭示了基于三态相变过程中光、电、磁特性调节的器件的应用。相关结果于6月1日发表在《自然》在线版上。在同一期杂志上发表的一篇题为“凝聚态物理:功能材料的闪光”的评论文章对此给予了高度评价。

电场控制离子引起的结构相变在物理和材料科学中具有重要意义，已广泛应用于电池、智能玻璃、燃料电池等应用领域。然而，到目前为止，这些控制仅依赖于诸如O2-、H+和Li+之类的单离子的控制，而基于选择性双离子(诸如O2-和H+之类)的电场控制的相变尚未实现。

该研究团队首次实现了双离子(O2-离子和H+离子)在电场作用下在模型体系氧化物srco2.5结构中的可逆调节，伴随着srco2.5和srco3-δ之间的三相可逆结构相变，以及以前未发现的新相hsrco2.5。本研究中离子在电场控制下的插入和沉淀以及相应的相变为材料的物理性质控制提供了一种全新的方法。这一发现可以扩展到一系列其他物质系统，从而产生大量新的结构相变和丰富的功能特性。

同时，通过电场对相变的调节，实现了基于双离子调节的双波段(可见光和红外)三态电致变色效应。可见光可以调节环境的亮度和暗度。然而，红外光具有显著的热效应，可以调节环境使其变得凉爽和温暖。通过三相调节，可以实现全透射、红外光阻挡可见光和全光阻挡三种光传输状态，具有广阔的应用前景。

该院副教授余普和教授、吴健教授是本文的合著者，博士后陆念鹏是第一作者。其合作伙伴还包括来自中国科学院物理研究所、英国达勒姆大学、美国劳伦斯·伯克利先进光源国家实验室和日本科学化学研究所的研究人员。