今日Nature：中国学者一石三鸟、开辟离子调控物相新篇章｜大家点评
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这是氧化物调控近年来最激动人心的一项工作，不过更精彩的，是工作背后的这些人。请看知社对作者的独家专访和都有为、薛其坤、南策文、delay是什么意思陈仙辉四位院士的精彩点评，以及Nature所发的新闻评述。
今天，Nature杂志在线发表中国学者题为Electric-field control of tri-state pha transformation with a lective dual-ion switch的研究论文，在国际上首次报道电场诱导下的双离子调控可逆结构相变，发现全新的物相，并揭示了相变所对应三种结构的奇异光学、电学和磁学特性，为电场调控光、电和磁性的器件应用提供了全新的可能，引起业界热议。
清华大学物理系于浦副教授和吴健教授为论文共同通讯作者，博士后鲁年鹏为第一作者，合作者还包括来自清华大学、中科院物理所以及英国、美国和日本的科学家。
南京大学都有为院士告诉知社 ：“这是一篇十分出色的科学论文，创新性的通过电场对双离子迁移进行调控从而实现了三相相变，巧妙地利用了离子调控与电子、自旋的协同效应，实现了电场调控材料光、电、磁的性质，为材料应用打开了新的可能领域。”
而清华大学薛其坤院士也对这个工作赞赏有加：“于浦等人开创性地将电化学手段引入到凝聚态物理研究中来，极大的丰富了材料物性的调控思路，将有望导致一批新的材料体系和功能物性的产生，蕴含着广阔的应用前景。”
中科大的陈仙辉院士也对本工作的科学意义和研究背景进行了详细的点评：
“电场调控性能是一种有效和方便的技术，其中利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的场效应管是半导体和集成电路的基本元器件和基础。最近，电场控制的离子液体门电压技术广泛用于调控材料性质，主要调节方式为一是在较低温度利用电场控制静电荷在材料表面聚集，以液体离子电介质DEME-TFSI为例，表面聚集的载流子浓度高达8×1014每平方厘米（Journal of the Physical Society of Japan 83, 032001 (2014)），相比于固态氧化物为栅介质的全固态场效应管，具有强的载流子浓度调节能力；另一调节方式是在较高温度利用电场将电解质中单一的阴离子或者阳离子（如O
2-、H 、Licy 等）插入或者脱出材料，以此来调控材料的性质（Science 339, 1402–1405 (2013)；Nano Lett. 12, 2988–2992 (2012)）。除电场控制的离子液体门电压技术外，固体锂离子导体做电解质，在电场的作用下Li 海风教育一对一价格可以插入或脱出FeSe，实现了结构从FeSe的11相到LixFe2Se2 的122相的转变，性能从低超导相到高超导相和绝缘相的调控（Phys. Rev. B 95, 020503(R) (2017)）。
清华大学于浦教授团队首次利用电场控制的离子液体门电压技术，在室温利用电场调控可将阴离子O2-和阳离子H adopting的插入或脱出，实现了钙铁石型的SrCoO2.5、钙钛矿型的SrCoO3-δ以及新结构的HSrCoO2.5之间的相互结构转换，并进行了一系列的表征。这三种不同结构的材料具有完全不同的电学、光学和磁学性质。该工作通过电场调控不仅实现了结构之间的转换，而且在性能上实现了电致变色效应和磁电效应，有着重要的应用前景。这项工作首次实现了阴阳离子的双调控，为电场控制材料结构相转换和相应的性能提供了方法和思路。
利用电场效应调控材料性质的技术已被广泛应用于探索新结构的材料、发现超导电性、制备新型器件、调控结构和性能等，未来在半导体工业和量子调控等领域将会有广泛的应用。英文字母表
”
复杂氧化物材料与器件领域国际著名专家、美国普渡大学材料系Shriram Ramanathan教授也受Nature邀请，同期发表提为Condend-matter physics: Functional materials at the flick of a switch的新闻评述，对这一工作做出高度评价。在接受知社连线采访时，Ramanathan教授称：
“The work of Yu and co-workers prents an exciting advance in design of functional materials via u of ionic liquid interfaces. Their approach to introduce distinct ionic species into a solid by electric fields creates multiple unique electronic phas by temporary anchoring of dopants. In this way, multiple physical properties that involve electronic, optical or magnetic properties can be tuned elegantly. I e potential for such an approach in the future to design smart windows that can lectively control light propagation or other areas where local control of electrical properties is desirable. I also think this result will motivate further studies on materials design via utilizing functional liquids and the low processing temperatures can be an enabler.”
那么，这篇让许多物理学家、材料学家和器件工程师激动不已的工作，到底有何奇妙之处呢？
一
电场控制离子导致的结构相变在物理及材料科学中具有重要意义，并被广泛应用于锂电池、燃料电池和智能玻璃等应用领域。然而到目前为止，这些调控只依赖于O2-, H 和Li 等单一离子的调控，而且也只能实现两种结构之间的转换，因此维度相对简单。通过巧妙的构思和优化设计，于浦所领导的研究团队采用离子液体电场调控的方法，在模型体系氧化物SrCoO2.5结构中首次实现了电场下的双离子（O2-离子和H 离子）可逆调控，进而引起SrCoO2.5、SrCoO3-δ以及以前尚未发现的HSrCoO2.5三种物相之间的可逆结构相变，如图1所示。
图1：通过氧离子和氢离子调控，可以实现SrCoO3-δ, SrCoO2.5和HSrCoO2.5三个不同的相之间的可逆调控。
值得指出的是，传统上研究人员通常借助外加压力或者材料生长过程的化学掺杂等手段实free love
现新型物性的调控和设计。而该工作中电场控制下的离子插入和析出以及其所对应的物相转变，为材料的物性调控提供了一类全新的手段。该项发现可以被广泛推广到其它一系列材料体系中，从而孕育出大量的新奇结构相变和丰富功能特性。
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闲客同时，由于调控过程中的三个相在可见光和红外光区对应着迥然不同的光学吸收特性，该工作借此实现了基于双离子调控的双波段（可见光和红外）三态电致色变效应，如下图2所示。可见光可以实现环境亮暗的调节；而红外光则具有显著的热效应，可以实现环境凉暖的调节。通过三相调节可以实现全透、进红外光挡可见光以及全部挡光等三种透光状态，而这样的调控将对应着广泛的应用前景，其中一个例子就是智能玻璃。如可以根据所需场景，通过电压调节建筑物玻璃不同波段的透射率，从而达到有效的节能效果。具体来说，冬天可以在不妨碍可见光波段明暗的调节需求前提下提高红外波段的透射率增加室内温度。反之，夏天可以降低红外波段的透射率来减小外界带来的辐射升温，同时不妨碍可见光波段明暗的调节需求。更重要的是这是一种具有“非挥发”特性的相变，即撤掉电压后，其相变后的结构和性能会得到长久的保持，这就会大大减少维持相变所需的能源消耗。这个应用可以在飞机舷窗、车辆玻璃、后视镜、反光镜以及智能佩戴物等方面大显身手。
