中国科学院通过磷掺杂构建多型相界显著提升无机光致伸缩材料性能

中国科学院上海硅酸盐研究所无机材料分析测试中心陈晨副研究员团队与半导体研究所刘文浩副研究员合作，在无机光致伸缩材料领域取得重要突破。团队通过磷掺杂策略在Pb₃V₂O₈陶瓷中构建了多型相界，显著提升了材料的光致伸缩性能。研究发现，磷掺杂量为0.22的样品在405纳米激光照射下光致伸缩效率达到1.75×10⁻¹⁰ m³/W，较未掺杂样品提升近两个数量级。此外，研究还结合原位XRD和拉曼光谱揭示了光致相变的动态过程：低光强即可触发β相向γ相的转变，且相变比例随光强增加呈饱和趋势，与理论计算预测结果高度吻合。此外，密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟表明，磷掺杂通过降低β相与γ相的能量差，促进了光激发下Pb-O-V链的共线排列和V-V二聚体的形成，从而驱动晶格结构的快速重构。Pb₃V_2-xP_xO₈陶瓷这种兼具高应变和高效率的特性，标志着无机光致伸缩材料向实用化迈出关键一步，为开发微型光驱动执行器、光声器件等 MEMS 设备提供了理想材料体系。

相关研究成果以“Constructing polymorphic phase boundary for high performance inorganic photostrictive materials”为题发表在自然通讯期刊Nature Communications16, Article number: 2788 (2025)，上海硅酸盐所陈晨副研究员和半导体所刘文浩副研究员为论文共同第一作者。研究工作得到国家自然科学基金，上海市自然科学基金，中国科学院未来伙伴专项等项目的资助和支持。

论文链接：Constructing polymorphic phase boundary for high-performance inorganic photostrictive materials | Nature Communications

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