研究三氧化鎢氣致變色結構

研究者發現在雙注入模型的基礎上，注入的電子在被氧空位捕捉後形成色心是引起材料變色的起源，但是經過研究發現注入的氫也會對材料的變色起作用。因此研究者們建立了結構水分子模型，且這通過熱重質譜聯合技術可證實在三氧化鎢納米線薄膜記憶體在結構水分子。而三氧化鎢氣致變色的水分子結構能很好的解釋三氧化鎢納米線的著色過程。在WO₃納米線薄膜內氣致變色的著色過程可以描述為，吸附在Pt納米顆粒表面的H₂分子被離化成為H原子，H原子通過溢出機制轉移到了WO₃納米線表面。

氫離子和電子雙注入到WO₃晶格內，然後氫離子與晶格中的O形成結構水分子。該結構水分子在熱擾動或者光照的情況下，容易脫落其原先的位置，導致氧空位的出現。該結構水分子在常溫條件下依然留在晶格內部，並不會排出納米線體外。另一方面，注入的電子填充到由氧空位的出現而引起的導帶底局域態中，從而引起W價態的改變。（從W₅⁺變成W₆⁺）。

經實驗發現，結構水分子能夠較好的解釋氣致變色的著色過程，同樣它也能解釋氣致變色的褪色過程。氣致變色的著色和褪色過程是一個燃燒的放熱過程，WO₃和Pt顆粒當催化劑的作用。其褪色過程的描述如下：當著色的納米線在空氣或者是氧氣的條件下，吸附在表面的O₂分子同樣在Pt納米顆粒表面發生了離化和轉移，轉移到WO₃納米線表面的O原子首先與吸附在表面的H反應形成羥基。

隨著O原子的不斷轉移，O原子在納米線表面通過捕獲自由的電子形成O₂^-。隨著納米線內載流子濃度的減少，局域在氧空位附近施主能級上電子變得不穩定。當這些施主能級上的電子被吸附氧原子俘獲並局域在納米線表面時，與氧空位鏈結的W原子的價態會從W₅⁺重新變成W₆⁺，從而引起局域在附近的結構水分子的不穩定。最後，結構水分子分解成H⁺和O粒子。一方面，H⁺擴散到納米線的表面與表面吸附的O離子結合形成水分子，吸附到空氣中。另一方面，O離子填補了氧空位，使材料物質結構回復到了著色前的WO₃結構，完成了三氧化鎢納米線薄膜的褪色過程。

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