جامدات کریستالی که انتقال فاز معمولی را نشان می دهند شامل تغییر در ساختار کریستالی می شوند. چنین انتقال فاز ساختاری معمولاً در دماهای محدود رخ می دهد. با این حال، کنترل ترکیب شیمیایی کریستال می تواند دمای انتقال را به صفر مطلق (-273 درجه سانتی گراد) کاهش دهد. نقطه گذار در صفر مطلق نقطه بحرانی کوانتومی ساختاری نامیده می شود.
دانشمندان از دانشگاه متروپولیتن اوزاکا یک انتقال فاز ناشناخته را کشف کرده‌اند که در آن کریستال‌ها ویژگی‌های آمورف را به دست می‌آورند در حالی که خواص کریستالی خود را حفظ می‌کنند. تحقیقات آنها به ایجاد مواد ترکیبی مورد استفاده در محیط های خشن مانند فضا کمک می کند.
تغییر فاز ساختاری در ترکیب دی الکتریک Ba1-xSrxAl2O4 توسط یک حالت آکوستیک نرم هدایت می شود که الگوی ارتعاش اتمی آن شبیه است. امواج صوتی. اتم های Ba/Sr و یک شبکه چهار وجهی AlO4 مولکول را تشکیل می دهند.
دانشمندان کشف کردند که یک آرایش اتمی بسیار نامنظم در شبکه AlO4 در ترکیبات شیمیایی نزدیک نقطه بحرانی کوانتومی ساختاری شکل می‌گیرد که منجر به ویژگی‌های مواد کریستالی و آمورف می‌شود.
Ba1-xSrxAl2O4 یک جامد کریستالی است. با این حال، دانشمندان کشف کردند که Ba1-xSrxAl2O4 ویژگی حرارتی مواد آمورف، یعنی رسانایی حرارتی کم معادل مواد شیشه ای را در غلظت های Sr بیشتر از نقطه بحرانی کوانتومی ساختاری نشان می دهد (به عنوان مثال، شیشه سیلیس). آنها متوجه شدند که حالت نرم آکوستیک متوقف شده به طور نامنسجم باعث می شود که بخشی از ساختار اتمی دوره تناوب خود را از دست بدهد. در نتیجه، یک آرایش دوره ای Ba همراه با یک شبکه شیشه ای Al-O تحقق می یابد.
دانشمندان اولین کسانی هستند که این حالت ترکیبی را کشف کردند. می توان آن را به سادگی با مخلوط کردن یکنواخت مواد خام و حرارت دادن آنها ایجاد کرد.
استادیار یوی ایشی از دانشکده مهندسی در دانشگاه متروپولیتن اوزاکا گفت:, «در اصل، پدیده آشکار شده در این تحقیق می‌تواند در موادی رخ دهد که حالت‌های آکوستیک نرم را نشان می‌دهند. به کارگیری این تکنیک در مواد مختلف احتمالاً به ما کمک می کند تا مواد هیبریدی ایجاد کنیم که خواص فیزیکی کریستال ها مانند خواص نوری و رسانایی الکتریکی، با رسانایی حرارتی کم مواد آمورف. علاوه بر این، از مقاومت حرارتی بالای کریستال ها می توان برای تولید مواد عایق استفاده کرد که می توانند در محیط های سخت مانند فضای بیرونی استفاده شوند.
مرجع مجله:
- Y. Ishii و همکاران. شکست جزئی تقارن ترجمه در یک نقطه بحرانی کوانتومی ساختاری مرتبط با حالت نرم فروالکتریک. بررسی فیزیکی ببه DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
