武漢大學(xué)新聞網(wǎng)近日訊，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王建波教授課題組近期在氧化鋅納米線可逆結(jié)構(gòu)相變研究中取得重要突破，實(shí)現(xiàn)了相變前后原子尺度結(jié)構(gòu)變化的原位測(cè)定和基于第一性原理計(jì)算的機(jī)理理解。在做金屬科技的研究中，離不開實(shí)驗(yàn)室超純水設(shè)備的輔助作用，在金屬實(shí)驗(yàn)中使用的水質(zhì)中必須對(duì)其中金屬離子的控制非常強(qiáng)，因?yàn)槎嘤陔x子間的導(dǎo)電作用或者反應(yīng)都會(huì)使得最終的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生失誤，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

　　
　　在關(guān)于氧化鋅的實(shí)驗(yàn)過程中，要觀察分子間的不同狀態(tài)改變，需要使用超高分辨率的電子顯微鏡，這種精密設(shè)備價(jià)格昂貴，與一般的實(shí)驗(yàn)室電子顯微鏡不同，一般的電子顯微鏡可能放置所需要觀察的物質(zhì)就可以，但是在超高分辨率的電子顯微鏡面前，這臺(tái)設(shè)備中放大的倍數(shù)很高，而且也并非暴露在外接下進(jìn)行觀察，所以我們會(huì)將物質(zhì)運(yùn)送到儀器內(nèi)部進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)，那么就必須注意大顆粒物質(zhì)的堵塞，以及運(yùn)輸水質(zhì)過硬造成的設(shè)備堵塞問題。

　　
　　超純水就是為了這類設(shè)備的使用而誕生的產(chǎn)物，超純水本身并不含有很多的物質(zhì)，在將自來水進(jìn)行多次處理后，將水中的大顆粒物質(zhì)、金屬離子、有機(jī)物、膠體、微生物、病毒以及自來水中的余氯等都有效的去除掉，使水的本質(zhì)展現(xiàn)在人們眼前，但是這種水并不能與空氣接觸，一旦與自然條件下的空氣接觸，空氣中的各種物質(zhì)會(huì)進(jìn)入水中，特別是空氣中的微顆粒物質(zhì)，對(duì)于水質(zhì)的直接影響很大，造成水質(zhì)電阻率直線下降，所以在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程基本都需要做到隔離外界對(duì)于水質(zhì)的影響，才能使超純水的價(jià)值發(fā)揮到最大。

　　
　　氧化鋅（ZnO）作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于其多態(tài)性和可調(diào)的電子光學(xué)性質(zhì)，在量子點(diǎn)發(fā)光、自旋功能器件等核心技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。但是當(dāng)ZnO尺寸接近其激子玻爾半徑（~2納米）時(shí)，由于量子限域效應(yīng)導(dǎo)致其晶體結(jié)構(gòu)及光電性能的變化，可能引起器件失效。然而，相關(guān)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究方面的機(jī)理研究一直存在較大分歧：盡管大量理論計(jì)算預(yù)測(cè)低維ZnO具有比纖鋅礦（WZ）結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的類石墨結(jié)構(gòu)（h-MgO）或體心四方結(jié)構(gòu)（BCT），但由于技術(shù)條件限制，實(shí)驗(yàn)上一直未予驗(yàn)證，同時(shí)其相變機(jī)理也還未完全厘清。

　　
　　在前期相關(guān)工作的基礎(chǔ)上（Nano Lett. 18: 4095 (2018)；Phys. Rev. Mater. 2: 060402(R) (2018)；ACS Appl. Energy Mater. 2: 7709 (2019)；Microscopy 10.1093/jmicro/dfz038 (2019)（特邀綜述）），王建波課題組通過原子尺度原位技術(shù)首次觀察到低維 ZnO納米線（寬度約為2納米）在拉伸應(yīng)力作用下從WZ到BCT再到h-MgO結(jié)構(gòu)的原子尺度相變過程（如下圖）。在應(yīng)力撤去時(shí)，該相變過程是可逆的。進(jìn)一步基于第一性原理計(jì)算，揭示了尺寸、表面及應(yīng)力對(duì)低維ZnO結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響機(jī)理。研究結(jié)果為理解量子限域的低維ZnO中不同晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其相變機(jī)理提供重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和計(jì)算分析，可為實(shí)現(xiàn)相關(guān)體系的結(jié)構(gòu)-性能調(diào)控提供參考。

　　
　　滲源超純水機(jī)廠家也非常希望看到國(guó)內(nèi)的科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，水處理行業(yè)與國(guó)內(nèi)各實(shí)驗(yàn)室的研究有著密不可分的關(guān)系，很大程度成為了促進(jìn)水處理行業(yè)發(fā)展的重要因素，同時(shí)科技的發(fā)展也同樣會(huì)使水處理技術(shù)得到更好的技術(shù)支持，這樣才能讓科技致富成為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)支柱。

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