ผลึกของแข็งที่แสดงการเปลี่ยนเฟสโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก การเปลี่ยนเฟสโครงสร้างดังกล่าวมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิจำกัด อย่างไรก็ตาม การควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของคริสตัลสามารถลดอุณหภูมิการเปลี่ยนภาพให้เหลือศูนย์สัมบูรณ์ (−273°C) จุดเปลี่ยนผ่านที่ศูนย์สัมบูรณ์เรียกว่าจุดวิกฤตเชิงควอนตัมเชิงโครงสร้าง
นักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยมหานครโอซาก้า ได้เปิดเผยการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ซึ่งคริสตัลได้รับคุณสมบัติอสัณฐานในขณะที่ยังคงความเป็นผลึกไว้ การวิจัยของพวกเขาช่วยสร้างวัสดุไฮบริดที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นพื้นที่
การเปลี่ยนเฟสโครงสร้างในสารประกอบอิเล็กทริก Ba1-xSrxAl2O4 นั้นถูกขับเคลื่อนโดยโหมดอะคูสติกที่นุ่มนวลซึ่งมีรูปแบบการสั่นสะเทือนของอะตอมที่คล้ายคลึงกัน คลื่นเสียง. อะตอม Ba/Sr และโครงข่ายทรงสี่เหลี่ยมของ AlO4 ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุล
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าการจัดเรียงอะตอมที่มีความผิดปกติอย่างมากเกิดขึ้นในเครือข่าย AlO4 ที่องค์ประกอบทางเคมีใกล้กับจุดวิกฤตของควอนตัมเชิงโครงสร้าง ส่งผลให้มีลักษณะวัสดุที่เป็นผลึกและอสัณฐาน
Ba1-xSrxAl2O4 เป็นของแข็งที่เป็นผลึก อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า Ba1-xSrxAl2O4 มีลักษณะทางความร้อนของวัสดุอสัณฐาน กล่าวคือ การนำความร้อนต่ำเทียบเท่าวัสดุแก้ว ที่ความเข้มข้น Sr มากกว่าจุดวิกฤตเชิงควอนตัมเชิงโครงสร้าง (เช่น แก้วซิลิกา) พวกเขาสังเกตเห็นว่าโหมดอะคูสติกซอฟต์หยุดอย่างไม่ต่อเนื่องกันทำให้ส่วนหนึ่งของโครงสร้างอะตอมสูญเสียช่วงเวลา เป็นผลให้เกิดการจัดเรียง Ba เป็นระยะรวมกับเครือข่าย Al-O ที่เป็นแก้ว
นักวิทยาศาสตร์เป็นคนแรกที่ค้นพบสถานะไฮบริดนี้ สามารถสร้างได้โดยการผสมวัตถุดิบอย่างสม่ำเสมอและให้ความร้อน
รองศาสตราจารย์ Yui Ishii จาก Graduate School of Engineering at Osaka Metropolitan University กล่าวว่า, “โดยหลักการแล้ว ปรากฏการณ์ที่เปิดเผยในงานวิจัยนี้สามารถเกิดขึ้นได้ในวัสดุที่แสดงโหมดเสียงเบา การใช้เทคนิคนี้กับวัสดุต่างๆ อาจช่วยให้เราสร้างวัสดุไฮบริดที่รวมคุณสมบัติทางกายภาพของคริสตัล เช่น คุณสมบัติทางแสงและ การนำไฟฟ้าด้วยค่าการนำความร้อนต่ำของวัสดุอสัณฐาน นอกจากนี้ คริสตัลที่ทนทานต่อความร้อนสูงสามารถนำไปใช้พัฒนาวัสดุฉนวนที่สามารถใช้ได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ในอวกาศ”
การอ้างอิงวารสาร:
- Y. Ishii และคณะ การแยกส่วนสมมาตรการแปลบางส่วนที่จุดวิกฤตเชิงควอนตัมเชิงโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับโหมดซอฟต์เฟอร์โรอิเล็กทริก การทบทวนทางกายภาพ B. ดอย: 10.1103/PhysRevB.106.134111
