A tipikus fázisátalakulást mutató kristályos szilárd anyagok a kristályszerkezet megváltozásával járnak. Az ilyen szerkezeti fázisátalakulások általában véges hőmérsékleten mennek végbe. A kristály kémiai összetételének szabályozásával azonban az átmeneti hőmérséklet abszolút nullára (-273 °C) csökkenhet. Az abszolút nullánál lévő átmeneti pontot szerkezeti kvantumkritikus pontnak nevezzük.
Tudósok Osaka Metropolitan Egyetem feltártak egy korábban fel nem ismert fázisátalakulást, amelyben a kristályok amorf tulajdonságokat szereznek, miközben megőrzik kristályos tulajdonságaikat. Kutatásaik segítenek hibrid anyagok létrehozásában, amelyeket zord környezetben, például űrben használnak.
A Ba1-xSrxAl2O4 dielektromos vegyület szerkezeti fázisváltozását egy lágy akusztikus mód irányítja, amelynek atomi rezgésmintája hasonlít. hang hullámok. Ba/Sr atomok és AlO4 tetraéderes hálózat alkotja a molekulát.
A tudósok felfedezték, hogy az AlO4 hálózatban a kémiai összetételekben a szerkezeti kvantumkritikus pont közelében egy erősen rendezetlen atomi elrendezés képződik, ami mind a kristályos, mind az amorf anyagok jellemzőit eredményezi.
A Ba1-xSrxAl2O4 kristályos szilárd anyag. A tudósok azonban felfedezték, hogy a Ba1-xSrxAl2O4 a szerkezeti kvantumkritikus pontnál (pl. szilícium-dioxid üveg) nagyobb Sr-koncentrációnál az amorf anyagok termikus jellemzőit mutatja, azaz az üveganyagokéval egyenértékű alacsony hővezető képességgel rendelkezik. Észrevették, hogy az inkoherensen leállított akusztikus lágy üzemmód miatt az atomszerkezet egy része elveszti periodicitását. Ennek eredményeként egy periodikus Ba elrendezés jön létre üveges Al-O hálózattal kombinálva.
A tudósok az elsők, akik felfedezték ezt a hibrid állapotot. Egyszerűen az alapanyagok egyenletes keverésével és melegítésével állítható elő.
Yui Ishii docens az Osaka Metropolitan Egyetem Mérnöki Iskolájából mondott, „A jelen kutatásban feltárt jelenség elvileg lágy akusztikus módokat mutató anyagokban fordulhat elő. Ennek a technikának a különféle anyagokra történő alkalmazása segíthet olyan hibrid anyagok létrehozásában, amelyek egyesítik a kristályok fizikai tulajdonságait, mint például az optikai és elektromos vezetőképesség, az amorf anyagok alacsony hővezető képességével. Emellett a kristályok nagy hőállósága felhasználható olyan szigetelőanyagok kifejlesztésére is, amelyek zord környezetben, például a világűrben is használhatók.”
Journal Reference:
- Y. Ishii et al. A transzlációs szimmetria részleges lebomlása egy strukturális kvantumkritikus ponton, amely egy ferroelektromos lágy módhoz kapcsolódik. Fizikai áttekintés B. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
