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Discovery of photoinduced bidirectional shape deformation in inorganic solid

光激发 材料科学 变形(气象学) 电场 亚稳态 热膨胀 化学物理 纳米技术 化学 原子物理学 物理 复合材料 激发态 量子力学 有机化学
作者
Chen Chen,Wenhao Liu,Faqiang Zhang,Xiang He,Hanliang Fang,Xiu Li,Yunyun Gong,Xiao Wang,Jun-Wei Luo,Chris D. Ling,Zhiguo Yi
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:6 (1): 175-192 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.matt.2022.09.028
摘要

Under photoirradiation, inorganic photostrictive materials undergo a unidirectional deformation (mainly expansion), resulting in tiny strains one to two orders of magnitude smaller than the electric field-driven strains. Here, we report an unprecedented bidirectional deformation under photoirradiation in inorganic solid Pb3V2O8, showing expansion (up to 0.01%) at low photoexcitation and, at high photoexcitation, becoming contracted with compressive strain over 0.4%, comparable to electric field-induced strains. We find that the expansion at low photoexcitation is prompted by photoinduced thermal and nonthermal expansion owing to the elongation of Pb–O bonds driven by photoexcitation-generated interatomic force, whereas the contraction at high photoexcitation with a much larger strain is driven by the V dimerization via an electron-lattice self-amplification process when the photoexcitation-generated V–O interatomic force overwhelms the Pb–O interatomic force. These findings provide a promising candidate with more degrees of freedom for photoactuation and also open a new avenue to design photostrictive materials.
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