近期，合肥微尺度物质科学实验室曾长淦和翟晓芳研究组的研究成果揭示了电子相分离在一维极限单晶复杂氧化物纳米线中的存在。该成果以“Fabrication and magnetic properties of single-crystalline La_0.33Pr_0.34Ca_0.33MnO₃/MgO nanowires”为题，于2013年9月9日发表（Applied Physics Letters 103, 113101 (2013)），并且被Applied Physics Letters杂志选为本期封面文章。
　　电子相共存是很多复杂体系的特点，比如庞磁电阻锰氧化物R_1-XA_XMnO₃类材料中普遍存在铁磁金属相和反铁磁绝缘相的共存，并且这种电子相分离普遍被认为和庞磁电阻机制有着紧密的关系。以往研究主要是基于块体、薄膜体系。低维氧化物的理论预言电子相分离仍然是一维锰氧化物体系的内禀性质。迄今在一维体系方面的实验研究对象全部是宽度至少为几百纳米的准一维结构，这种宽度远远大于电荷或自旋在锰氧化物中的量子特征长度（通常为几个纳米），因而不能反映本征的一维性质。以往的一维样品制备都采用自上而下的微纳加工工艺，会产生严重的边界缺陷，从而限制样品尺寸的进一步减小。
　　曾长淦和翟晓芳团队的李林等人另辟蹊径，利用化学气象沉积和激光脉冲沉积相结合的方法制备了直径仅为几十纳米的高质量La_0.33Pr_0.34Ca_0.33MnO₃/MgO 单晶芯壳结构纳米线。磁性测试显示了这种接近量子相干长度尺寸的一维纳米线中依然有电子相分离的存在，但是相竞争机制和块体出现了很大的不同，表现为纳米线中磁性冻结相的比例有很大的增加。这一发现对于低维氧化物功能材料的电磁特性及其物理机制的探索有着重要的价值。
　　此前，该研究组在低维氧化物包括纳米线、二维界面、超晶格的制备和物理性能及机制研究方面取得了一系列进展，特别是基于二维氧化物异质结获得了原胞尺度的强光伏效应。众所周知，静电边界条件在很大程度上决定了界面的原子和电子结构。对于极性/非极性界面，原则上会出现“极性崩溃”，即极性层的电势会随着厚度增加而发散。但是这种“极性崩溃”如何体现以及如何被屏蔽（特别是在原子尺度）一直以来都没有被直接观测过，其存在与否具有很大争议。曾长淦和翟晓芳团队的梁海星等人通过激光分子束外延制备了原子级平整的极性/非极性氧化物异质结LaAlO₃/SrTiO₃，然后巧妙利用界面二维电子气为天然集成的底电极，以光伏效应为有效探针来测量LaAlO₃两边的电势差。对于5层LaAlO₃（1.9 nm），开路电压达到0.6 V以上，其对应的内禀电场大约比传统半导体p-n结光伏器件中的电场大3个量级。这一工作实现了对极性LaAlO₃层原胞尺度内禀强电场的直接观测，对理解经典麦克斯韦电磁理论在原胞尺度的体现具有重要价值，并且展示了基于极性/非极性氧化物异质结的原胞尺度原型光伏器件。这一工作于6月12日发表（Scientific Reports 3, 1975 (2013)）。
　　上述研究工作得到国家基金委、科技部、教育部和科学院的资助。