晶体学与拓扑缺陷的 X 射线线性二色性断层扫描
材料科学
2025-02-27 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
材料的功能由其成分和微观结构决定，即晶粒、晶界及其内部缺陷的分布和取向。因此，材料微观结构的表征对于催化、能源存储和建筑等材料应用至关重要。迄今为止，映射晶粒分布、取向及缺陷存在的表征技术要么局限于表面研究，要么空间分辨率仅为几百纳米，要么仅适用于厚度约一百纳米的系统，因此需要破坏性的样品制备进行测量，从而阻碍了对具有代表性体积系统的研究或在操作条件下对材料的调查。在此，我们提出了 X 射线线性二色性取向断层扫描技术，这是一种定量的非侵入性技术，允许在三维 (3D) 中对扩展的多晶和非晶材料进行晶内和晶间表征。我们展示了对五氧化二钒 (V2O5) 多晶样品的详细表征，五氧化二钒是硫酸生产中的关键催化剂。除了确定纳米级成分外，我们还以 73 nm 的空间分辨率绘制了整个多晶样品的晶体取向图。我们识别出了晶粒以及扭转、倾斜和孪晶晶界。我们进一步观察到了由体积晶体缺陷的存在所促进的拓扑缺陷的产生和湮灭。我们方法的非破坏性和光谱特性为功能性材料（包括现有工业中的能源和机械材料，以及未来技术中的量子材料）的原位联合化学和微观结构研究打开了大门。
引用
@article{arxiv.2402.10647,
title = {X-ray Linear Dichroic Tomography of Crystallographic and Topological Defects},
author = {Andreas Apseros and Valerio Scagnoli and Mirko Holler and Manuel Guizar-Sicairos and Zirui Gao and Christian Appel and Laura J. Heyderman and Claire Donnelly and Johannes Ihli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10647},
year = {2025}
}