Ambient stability of colloidal nanocrystal quantum dots (QDs) is imperative for low-cost, high-efficiency QD photovoltaics. We synthesized air-stable, ultrasmall PbS QDs with diameter (D) down to 1.5 nm, and found an abrupt transition at D ≈ 4 nm in the air stability as the QD size was varied from 1.5 to 7.5 nm. X-ray photoemission spectroscopy measurements and density functional theory calculations reveal that the stability transition is closely associated with the shape transition of oleate-capped QDs from octahedron to cuboctahedron, driven by steric hindrance and thus size-dependent surface energy of oleate-passivated Pb-rich QD facets. This microscopic understanding of the surface chemistry on ultrasmall QDs, up to a few nanometers, should be very useful for precisely and accurately controlling physicochemical properties of colloidal QDs such as doping polarity, carrier mobility, air stability, and hot-carrier dynamics for solar cell applications.

Atomically thin graphene is an ideal model system for studying nanoscale friction due to its intrinsic two-dimensional (2D) anisotropy. Furthermore, modulating its tribological properties could be an important milestone for graphene-based micro- and nanomechanical devices. Here, we report unexpectedly enhanced nanoscale friction on chemically modified graphene and a relevant theoretical analysis associated with flexural phonons. Ultrahigh vacuum friction force microscopy measurements show that nanoscale friction on the graphene surface increases by a factor of 6 after fluorination of the surface, while the adhesion force is slightly reduced. Density functional theory calculations show that the out-of-plane bending stiffness of graphene increases up to 4-fold after fluorination. Thus, the less compliant F-graphene exhibits more friction. This indicates that the mechanics of tip-to-graphene nanoscale friction would be characteristically different from that of conventional solid-on-solid contact and would be dominated by the out-of-plane bending stiffness of the chemically modified graphene. We propose that damping via flexural phonons could be a main source for frictional energy dissipation in 2D systems such as graphene.

KNbO3 single crystals are grown by the self-flux method using K2CO3 as a flux, but often suffer from discolouration. In this work, KNbO3 single crystals were grown by the flux method using KBO2 as a flux. KNbO3 powder was prepared by the solid-state reaction of K2CO3 and Nb2O5. KBO2 was fabricated by the reaction of K2B4O7·4H2O and K2CO3. Single crystals of KNbO3 were grown in a Pt crucible and the structure and dielectric properties of the single crystals were investigated. X-ray diffraction showed the KNbO3 single crystals to have an orthorhombic Cmm2 perovskite unit cell at room temperature. The existence of ferroelastic domains was revealed by transmission electron microscopy. Electron probe microanalysis showed the single crystals to be stoichiometric and contain small amounts of B. Differential thermal analysis, Raman scattering and impedance spectroscopy were used to study the phase transitions. KBO2 may be a suitable flux for the growth of KNbO3 single crystals.

(K0.5Na0.5)NbO3-based single crystals are of interest as high-performance lead-free piezoelectric materials, but conventional crystal growth methods have some disadvantages such as the requirement for expensive Pt crucibles and difficulty in controlling the composition of the crystals. Recently, (K0.5Na0.5)NbO3-based single crystals have been grown by the seed-free solid-state crystal growth method, which can avoid these problems. In the present work, 0.98(K0.5Na0.5)NbO3–0.02(Bi0.5Na0.5)(Zr0.85Sn0.15)O3 single crystals were grown by the seed-free solid-state crystal growth method. Sintering aids of 0.15 mol% Li2CO3 and 0.15 mol% Bi2O3 were added to promote single crystal growth. Pellets were sintered at 1150 °C for 15–50 h. Single crystals started to appear from 20 h. The single crystals grown for 50 h were studied in detail. Single crystal microstructure was studied by scanning electron microscopy of the as-grown surface and cross-section of the sample and revealed porosity in the crystals. Electron probe microanalysis indicated a slight reduction in K and Na content of a single crystal as compared to the nominal composition. X-ray diffraction shows that the single crystals contain mixed orthorhombic and tetragonal phases at room temperature. Raman scattering and impedance spectroscopy at different temperatures observed rhombohedral–orthorhombic, orthorhombic–tetragonal and tetragonal–cubic phase transitions. Polarization–electric field (P–E) hysteresis loops show that the single crystal is a normal ferroelectric material with a remanent polarization (Pr) of 18.5 μC/cm2 and a coercive electrical field (Ec) of 10.7 kV/cm. A single crystal presents d33 = 362 pC/N as measured by a d33 meter. Such a single crystal with a large d33 and high Curie temperature (~370 °C) can be a promising candidate for piezoelectric devices.

Hybrid organic-inorganic lead halide perovskites (LHPs) have emerged as a highly significant class of materials due to their tunable and adaptable properties, which make them suitable for a wide range of applications. One of the strategies for tuning and optimizing LHP-based devices is the substitution of cations and/or anions in LHPs. The impact of Cs substitution at the A site on the structural, vibrational, and elastic properties of MA