Faasimuutos sähkön avulla

Kaksi MIT:n tutkijaa ovat kehittäneet ohutkalvomateriaalia, jonka faasi ja sähköiset ominaisuudet voidaan vaihtaa metallisen ja puolijohtavan välillä yksinkertaisesti pienen jännitteen avulla. Materiaali myös pysyy uudessa muodossa kunnes kytketään takaisin vastasuuntaisella jännitteellä.

Tämä perustavanlaatuinen löytö voisi tasoittaa tietä uudenlaiselle haihtumattomalle tietokoneen muistille mutta myös energian muuntamisen ja katalyyttisiin sovelluksiin.

"Yleensä, materiaalin rakenteellista faasia hallitaan sen koostumuksella, lämpötilalla ja paineella," toteaa materiaalitutkija Bilge Yildiz. "Tässä osoitamme ensimmäistä kertaa, että sähköinen ohjaus voi aiheuttaa faasimuutoksen materiaalissa."

Saavutus toteutettiin muuttamalla strontiumkobaltiitti (SrCoO_X) -yhdisteen happipitoisuutta.

"Tällä materiaaliyhdisteellä on kaksi eri rakennetta, jotka riippuvat siitä, kuinka monta happiatomia yksikkökoppia kohden se sisältää, ja näillä kahdella rakenteella on aivan erilaisia ​​ominaisuuksia," toteaa tutkija Qiyang Lu yliopistonsa tiedotteessa.

Yhtä näistä molekyylirakenteen kokoonpanoista kutsutaan perovskiitiksi (P) ja toinen on nimeltään brownmillerite (BM). Niillä on hyvin erilaiset kemialliset, sähköiset, magneettiset ja fysikaaliset ominaisuudet, ja niitä voidaan vaihtaa pienimmillään 30 millivoltin jännitteellä.

Strontiumkobaltiitti on vain yksi siirtymämetallien oksideina tunnettuja materiaaleja. Niitä pidetään lupaavina erilaisiin ​​sovelluksiin, kuten polttokennojen elektrodit, happea läpäisevät kalvot ja elektroniset laitteet, kuten memristorit haihtumattoman, ultranopean ja energiatehokkaan muistirakenteen muodossa.

Perinteisempiä faasimuutoksia edustaa muun muassa vanadiinidioksidi, joka voi siirtyä optisesti läpinäkymättömän ja läpinäkyvän faasin välillä lämpötilan vaikutuksesta.

Normaalisti se tapahtuu 68 Celsius-asteessa mutta Wisconsin-Madisonin yliopiston tutkijat ovat muuttaneet siirtymispistettä toimimaan aina 21 Celsius-asteessa. Se saatiin aikaan materiaalin hallitulla ionisädemuokkauksella.

Tutkijat uskovat, että uusi saavutus tulee mahdollistamaan esimerkiksi uudentyyppistä termistä naamiointia, jonka avulla voisi piilottaa esineitä lämpökameroilta. Sen avulla voisi myös luoda optisen polarisaattorin, joka muuttaa selektiivisyyttä lämpötilan perusteella.

Aiheesta aiemmin:

Uudenlainen magnetosähköinen ilmiö