Światło ujawnia ukryte cechy materiałów

Fot. Pixabay CC0

Większość z nas uważa, że woda istnieje tylko w jednej z trzech faz: stały lód, ciekła woda lub para gazowa. Ale każda z nich może mieć wiele faz - na przykład lód ma ich więcej niż dziesięć. Powszechne stosowanie materiałów piezoelektrycznych jest możliwe dzięki wiedzy o tym, jak ciśnienie, temperatura czy elektryczność mogą prowadzić do przemian fazowych, które zmieniają właściwości materiałów.

Naukowcy z MIT w swoich najnowszych badaniach wykazali, że tlenek metalu, podobnie jak woda, ma „ukryte" fazy, które nadają mu ferroelektryczne właściwości. Praca ta otwiera drzwi do tworzenia materiałów, w których można by włączać i wyłączać właściwości w ułamku sekundy za pomocą przełącznika. Dodatkowo, można to wykorzystać do zmiany innych aspektów istniejących materiałów.

Naukowcy badali tytanian strontu, który jest stosowany w instrumentach optycznych, kondensatorach i rezystorach. Ma symetryczną i niepolarną strukturę krystaliczną, która może być zmieniana do fazy polarnej.

Już poprzednie badania naukowców stanowiły podstawę do obecnych eksperymentów. Badali on wykorzystanie światła do indukowania przejść fazowych w materiałach stałych. Naukowcy – Andrew M. Rappe i Keith A. Nelson – postanowili sprawdzić, czy ich teoria jest prawdziwa.

Odkryli, że tytanian strontu pod wpływem wzbudzania światłem ulega specyficznym zmianom. Elektrony wydostają się ze swoich miejsc, ale od razu na nie nie wracają. To tak, jakby wahadło, w momencie, gdy osiąga maksymalną wysokość oscylacji, jest odchylane nieco poza swój kurs, gdzie jest utrzymywane na miejscu z dala od początkowej pozycji.

Obaj chemicy podejmą współpracę z inżynierami nad możliwymi zastosowaniami, takimi jak tworzenie nowych materiałów, które mają ukryte fazy oraz sprawdzenie, jak to podejście działa w przypadku nanomateriałów.

(KB)