Кристалічні тверді речовини, які демонструють типовий фазовий перехід, включають зміну кристалічної структури. Такі структурні фазові переходи зазвичай відбуваються при кінцевих температурах. Однак контроль хімічного складу кристала може знизити температуру переходу до абсолютного нуля (−273°C). Точка переходу в абсолютний нуль називається структурною квантовою критичною точкою.
Вчені з Росії Столичний університет Осаки виявили раніше нерозпізнаний фазовий перехід, під час якого кристали набувають аморфних властивостей, зберігаючи свої кристалічні. Їхні дослідження допомагають створювати гібридні матеріали, які використовуються в суворих умовах, таких як космос.
Структурна фазова зміна діелектричної сполуки Ba1-xSrxAl2O4 зумовлена м’якою акустичною модою, структура атомних коливань якої нагадує звукові хвилі. Атоми Ba/Sr і тетраедрична мережа AlO4 складають молекулу.
Вчені виявили, що дуже невпорядковане розташування атомів утворюється в мережі AlO4 у хімічному складі поблизу структурної квантової критичної точки, що призводить до характеристик як кристалічних, так і аморфних матеріалів.
Ba1-xSrxAl2O4 — кристалічна тверда речовина. Проте вчені виявили, що Ba1-xSrxAl2O4 демонструє теплові характеристики аморфних матеріалів, тобто низьку теплопровідність, еквівалентну теплопровідності скляних матеріалів, при більшій концентрації Sr, ніж структурна квантова критична точка (наприклад, кремнеземне скло). Вони помітили, що некогерентно припинена акустична м’яка мода призводить до втрати періодичності частини атомної структури. В результаті реалізується періодичне розміщення Ва в поєднанні зі склоподібною мережею Al-O.
Вчені перші виявили цей гібридний стан. Його можна створити, просто змішавши сировину і нагрівши її.
Доцент Юі Ішіі з Вищої школи інженерії Столичного університету Осаки сказав, «В принципі, явище, виявлене в цьому дослідженні, може виникнути в матеріалах, що демонструють м’які акустичні режими. Застосування цієї техніки до різних матеріалів, можливо, допоможе нам створити гібридні матеріали, які поєднують фізичні властивості кристалів, такі як оптичні властивості та електропровідність, з низькою теплопровідністю аморфних матеріалів. Крім того, висока термостійкість кристалів може бути використана для розробки ізоляційних матеріалів, які можна використовувати в суворих умовах, таких як відкритий космос».
Довідка з журналу:
- Y. Ishii та ін. Часткове порушення трансляційної симетрії в структурній квантовій критичній точці, пов’язаній із сегнетоелектричною м’якою модою. Фізичний огляд В. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.134111
