Behind the color switching in gasochromic VO2

文献情報

出版日 2014-12-16
DOI 10.1039/C4CP04623D
インパクトファクター 3.676
著者

Jeng-Lung Chen, Chun-Chieh Chang, Chi Liang Chen, Chih-Chin Hsu, Wei-Luen Jang, Da-Hua Wei, Chung-Li Dong, Chih-Wen Pao, Jyh-Fu Lee, Jin-Ming Chen, Jinghua Guo, Maw-Kuen Wu


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要旨

Gasochromic VO2 thin films were fabricated by the sol–gel spin-coating technique. The results of X-ray absorption spectroscopy and resonant inelastic X-ray scattering spectroscopy reveal that the origin of gasochromic coloration in VO2 is strongly related to the modulation of its structure and the electron–electron correlation. Upon gasochromic coloration, not only does the valence state change with the incorporation of hydrogen, but also the film undergoes the modification of the local atomic structure. The structural distortion varies the strength of hybridization of the O 2p–V 3d states and the bond distance of V–O and V–O varies. In the hydric process, the local atomic structure of VO2 changes from that of an un-symmetric to that of a symmetric V–O framework. The incorporated hydrogen adds electrons into the V 3d t2g orbital, enhancing the electron–electron correlation by reducing the V–V distance. This work presents a new physical insight in which the modulation of the electron–electron correlation is exploited to control the bleached and colored states, giving rise to the gasochromic phenomenon. The strong correlation among atomic spatial rearrangement, electronic structures, and transmittance supports a cooperative mechanism of the VO2 gasochromic transition. These results reveal a clear correlation between the dynamics of the lattice structure and the electronic properties and suggest a possible pathway to gasochromism and elucidation of its mechanism.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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