Kristallilised tahked ained, millel on tüüpiline faasisiire, hõlmavad kristallstruktuuri muutust. Sellised struktuurifaaside üleminekud toimuvad tavaliselt piiratud temperatuuridel. Kristalli keemilise koostise kontrollimine võib aga langetada üleminekutemperatuuri absoluutse nullini (−273°C). Üleminekupunkti absoluutses nullis nimetatakse struktuurseks kvantkriitiliseks punktiks.
Teadlased Osaka Metropolitani ülikool on avastanud varem tundmatu faasisiirde, mille käigus kristallid omandavad amorfsed omadused, säilitades samal ajal oma kristalsed. Nende uuringud aitavad luua hübriidmaterjale, mida kasutatakse karmides keskkondades, näiteks kosmoses.
Dielektrilise ühendi Ba1-xSrxAl2O4 struktuurset faasimuutust juhib pehme akustiline režiim, mille aatomi vibratsioonimuster meenutab helilained. Molekuli moodustavad Ba/Sr aatomid ja AlO4 tetraeedriline võrk.
Teadlased avastasid, et struktuurilise kvantkriitilise punkti lähedal asuvates keemilistes koostistes moodustub AlO4 võrgus väga korrastamata aatomi paigutus, mille tulemuseks on nii kristalsete kui ka amorfsete materjalide omadused.
Ba1-xSrxAl2O4 on kristalne tahke aine. Siiski avastasid teadlased, et Ba1-xSrxAl2O4-l on amorfsete materjalide termilised omadused, st madal soojusjuhtivus, mis on samaväärne klaasmaterjalide omaga, suurema Sr-i kontsentratsiooni korral kui struktuurne kvantkriitiline punkt (nt ränidioksiidklaas). Nad märkasid, et ebajärjekindlalt peatunud akustiline pehme režiim põhjustab osa aatomistruktuurist perioodilisuse kaotamise. Selle tulemusena realiseeritakse perioodiline Ba paigutus koos klaasja Al-O võrguga.
Teadlased on esimesed, kes selle hübriidseisundi avastavad. Seda saab luua lihtsalt toorainete ühtlaseks segamisel ja kuumutamisel.
Dotsent Yui Ishii Osaka Metropolitani ülikooli tehnikakõrgkoolist ütles, "Põhimõtteliselt võib selles uuringus paljastatud nähtus esineda pehmete akustiliste režiimidega materjalides. Selle tehnika rakendamine erinevatele materjalidele aitab meil tõenäoliselt luua hübriidmaterjale, mis ühendavad kristallide füüsikalised omadused, nagu optilised omadused ja elektrijuhtivus, amorfsete materjalide madala soojusjuhtivusega. Lisaks saab kristallide kõrget kuumakindlust kasutada isolatsioonimaterjalide väljatöötamiseks, mida saab kasutada karmides keskkondades, näiteks kosmoses.
Ajakirja viide:
- Y. Ishii et al. Translatsioonisümmeetria osaline lagunemine struktuurses kvantkriitilises punktis, mis on seotud ferroelektrilise pehme režiimiga. Füüsiline ülevaade B.. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
