Solidele cristaline care prezintă tranziția de fază tipică implică o schimbare a structurii cristaline. Astfel de tranziții structurale de fază apar de obicei la temperaturi finite. Cu toate acestea, controlul compoziției chimice a cristalului poate scădea temperatura de tranziție la zero absolut (-273 ° C). Punctul de tranziție la zero absolut se numește punct critic cuantic structural.
Oamenii de știință de la Universitatea Metropolitană din Osaka au descoperit o tranziție de fază nerecunoscută anterior în care cristalele dobândesc proprietăți amorfe, păstrându-le în același timp pe cele cristaline. Cercetările lor ajută la crearea de materiale hibride utilizate în medii dure precum spațiul.
Schimbarea de fază structurală a compusului dielectric Ba1-xSrxAl2O4 este determinată de un mod acustic moale, al cărui model de vibrație atomică seamănă cu unde sonore. Atomii de Ba/Sr și o rețea tetraedrică AlO4 formează molecula.
Oamenii de știință au descoperit că un aranjament atomic foarte dezordonat se formează în rețeaua AlO4 la compozițiile chimice în apropierea punctului critic cuantic structural, rezultând atât caracteristicile materialelor cristaline, cât și amorfe.
Ba1-xSrxAl2O4 este un solid cristalin. Cu toate acestea, oamenii de știință au descoperit că Ba1-xSrxAl2O4 prezintă caracteristica termică a materialelor amorfe, adică o conductivitate termică scăzută echivalentă cu cea a materialelor din sticlă, la concentrații de Sr mai mari decât punctul critic cuantic structural (de exemplu, sticla de silice). Ei au observat că modul acustic soft oprit incoerent face ca o parte a structurii atomice să își piardă periodicitatea. Ca rezultat, se realizează un aranjament periodic Ba combinat cu o rețea sticloasă Al-O.
Oamenii de știință sunt primii care au descoperit această stare hibridă. Poate fi creat pur și simplu prin amestecarea uniformă a materiilor prime și încălzirea acestora.
Profesor asociat Yui Ishii de la Școala Absolventă de Inginerie a Universității Metropolitane din Osaka a spus, „În principiu, fenomenul dezvăluit în această cercetare poate apărea în materiale care prezintă moduri acustice moi. Aplicarea acestei tehnici la diferite materiale ne va ajuta posibil să creăm materiale hibride care combină proprietățile fizice ale cristalelor, cum ar fi proprietățile optice și conductivitate electrică, cu conductivitatea termică scăzută a materialelor amorfe. În plus, rezistența ridicată la căldură a cristalelor poate fi utilizată pentru a dezvolta materiale izolatoare care pot fi utilizate în medii dure, cum ar fi spațiul cosmic.”
Referința jurnalului:
- Y. Ishii et al. Defalcare parțială a simetriei translației la un punct critic cuantic structural asociat cu un mod moale feroelectric. Analiza fizică B. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
