전형적인 상전이를 나타내는 결정질 고체는 결정 구조의 변화를 수반합니다. 이러한 구조적 상전이는 일반적으로 유한 온도에서 발생합니다. 그러나 결정의 화학적 조성을 제어하면 전이 온도를 절대 영도(-273°C)로 낮출 수 있습니다. 절대 영도에서의 전이점을 구조적 양자 임계점이라고 합니다.
과학자 오사카 도립 대학 결정이 결정성을 유지하면서 비정질 특성을 획득하는 이전에 인식되지 않은 상전이를 발견했습니다. 그들의 연구는 우주와 같은 가혹한 환경에서 사용되는 하이브리드 재료를 만드는 데 도움이 됩니다.
유전체 화합물 Ba1-xSrxAl2O4의 구조적 상 변화는 원자 진동 패턴이 유사한 부드러운 음향 모드에 의해 구동됩니다. 음파. Ba/Sr 원자와 AlO4 사면체 네트워크가 분자를 구성합니다.
과학자들은 구조적 양자 임계점 근처의 화학 조성에서 AlO4 네트워크에 매우 무질서한 원자 배열이 형성되어 결정질 및 비정질 재료 특성을 모두 나타냄을 발견했습니다.
Ba1-xSrxAl2O4는 결정질 고체입니다. 그러나 과학자들은 Ba1-xSrxAl2O4가 구조적 양자 임계점(예: 실리카 유리)보다 더 높은 Sr 농도에서 비정질 물질의 열 특성, 즉 유리 물질과 동등한 낮은 열전도도를 나타내는 것을 발견했습니다. 그들은 일관되지 않게 정지된 음향 소프트 모드로 인해 원자 구조의 일부가 주기성을 잃는다는 사실을 발견했습니다. 결과적으로, 유리질 Al-O 네트워크와 결합된 주기적인 Ba 배열이 실현됩니다.
과학자들은 이 하이브리드 상태를 처음으로 발견했습니다. 원료를 균일하게 혼합하고 가열하는 것만으로 간단하게 만들 수 있습니다.
오사카도립대학 공학연구과 이시이 유이 부교수 말했다, “원칙적으로 이번 연구에서 밝혀진 현상은 부드러운 음향 모드를 나타내는 재료에서 발생할 수 있습니다. 이 기술을 다양한 재료에 적용하면 광학적 특성과 같은 결정의 물리적 특성을 결합한 하이브리드 재료를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 전기 전도도, 비정질 재료의 열전도율이 낮습니다. 또한, 결정의 높은 내열성을 활용해 우주 공간 등 가혹한 환경에서도 사용할 수 있는 단열재 개발이 가능하다”고 말했다.
저널 참조 :
- Y. Ishiiet al. 강유전성 소프트 모드와 관련된 구조적 양자 임계점에서 병진 대칭이 부분적으로 파괴되었습니다. 물리적 검토 B. DOI : 10.1103/PhysRevB.106.134111
