מוצקים גבישיים המציגים את מעבר הפאזות האופייני כרוכים בשינוי במבנה הגביש. מעברי פאזה מבניים כאלה מתרחשים בדרך כלל בטמפרטורות סופיות. עם זאת, שליטה בהרכב הכימי של הגביש יכולה להוריד את טמפרטורת המעבר לאפס מוחלט (-273 מעלות צלזיוס). נקודת המעבר באפס המוחלט נקראת נקודה קוונטית מבנית קריטית.
מדענים מ אוניברסיטת מטרופולין של אוסקה חשפו מעבר פאזה שלא הוכר בעבר בו גבישים רוכשים תכונות אמורפיות תוך שמירה על הגבישיות שלהם. המחקר שלהם עוזר ליצור חומרים היברידיים המשמשים בסביבות קשות כמו חלל.
שינוי הפאזה המבני בתרכובת הדיאלקטרית Ba1-xSrxAl2O4 מונע על ידי מצב אקוסטי רך, שדפוס הרטט האטומי שלו דומה גלי קול. אטומי Ba/Sr ורשת AlO4 טטרהדרלית מרכיבים את המולקולה.
מדענים גילו שסידור אטומי מופרע מאוד נוצר ברשת AlO4 בהרכבים כימיים ליד הנקודה הקוואנטית המבנית, וכתוצאה מכך מאפיינים של חומרים גבישיים ואמורפיים כאחד.
Ba1-xSrxAl2O4 הוא מוצק גבישי. עם זאת, המדענים גילו ש-Ba1-xSrxAl2O4 מציג את המאפיין התרמי של חומרים אמורפיים, כלומר מוליכות תרמית נמוכה המקבילה לזו של חומרי זכוכית, בריכוזי Sr גדולים יותר מהנקודה הקוואנטית המבנית (למשל, זכוכית סיליקה). הם שמו לב שהמצב הרך האקוסטי שנפסק באופן לא קוהרנטי גורם לחלק מהמבנה האטומי לאבד מחזוריות. כתוצאה מכך מתממש הסדר Ba תקופתי בשילוב רשת אל-או זגוגית.
מדענים הם הראשונים לגלות מצב היברידי זה. ניתן ליצור אותו פשוט על ידי ערבוב אחיד של חומרי גלם וחימום שלהם.
פרופסור חבר יואי אישי מבית הספר לתואר שני להנדסה באוניברסיטת אוסקה מטרופוליטן אמר, "באופן עקרוני, התופעה המתגלה במחקר זה יכולה להתרחש בחומרים המציגים מצבים אקוסטיים רכים. יישום טכניקה זו על חומרים שונים אולי יעזור לנו ליצור חומרים היברידיים המשלבים את התכונות הפיזיקליות של גבישים, כגון תכונות אופטיות ו מוליכות חשמלית, עם מוליכות תרמית נמוכה של חומרים אמורפיים. בנוסף, ניתן לנצל את עמידות החום הגבוהה של גבישים לפיתוח חומרי בידוד שניתן להשתמש בהם בסביבות קשות, כמו החלל החיצון".
עיון ביומן:
- י' אישי ואח'. התמוטטות חלקית של סימטריית תרגום בנקודה קריטית מבנית הקשורה למצב רך פרו-אלקטרי. סקירה פיזית ב. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
