Laajasti käytetyn materiaaliluokan takana piilotettu rakenne22.05.2026
Nyt MIT:n ja muiden tahojen tutkijaryhmä on ensimmäistä kertaa suoraan karakterisoinut relaksoriferroelektrisen aineen kolmiulotteista atomirakennetta. ”Nyt kun ymmärrämme paremmin, mitä tarkalleen ottaen tapahtuu, voimme paremmin ennustaa ja suunnitella ominaisuuksia, joita haluamme materiaalien saavuttavan”, sanoo vastaava kirjoittaja James LeBeau. ”Tutkimusyhteisö kehittää jatkuvasti menetelmiä erilaisten materiaalien suunnitteluun, mutta voidakseen ennustaa halutun materiaalien ominaisuuksia on tiedettävä, onko malli oikea.” Tutkijat kuvaavat artikkelissaan, kuinka he käyttivät uutta tekniikkaa paljastaakseen materiaalin sähkövarausten jakautumiseen liittyvät yllätykset. ”Kokeissamme havaittua kemiallista epäjärjestystä ei ole aiemmin täysin huomioitu”, toteavat tutkimuksen ensimmäiset kirjoittajat Michael Xu ja Menglin Zhu. ”Yhteistyökumppaneidemme kanssa pystyimme yhdistämään kokeelliset havainnot simulaatioihin mallien tarkentamiseksi ja ennustaaksemme paremmin, mitä kokeissa näemme.” Relaksoriferrosähköisten materiaalien johtavat simulaatiot viittaavat nyt siihen, että kun sähkökenttää käytetään, materiaalin eri nanoalueiden positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden atomien vuorovaikutukset auttavat synnyttämään poikkeuksellisia energian varastointi- ja aistimiskykyjä. Näiden nanoalueiden yksityiskohtia on tähän mennessä ollut mahdotonta mitata suoraan. Tutkimustyön kohteena oli lyijy-magnesiumniobaatti-lyijytitanaattiseos. Siihen käytettiin uutta moniviipaleista elektroniptykografian (MEP) mittaustekniikkaa. Tekniikka paljasti kemiallisten ja polaaristen rakenteiden hierarkian, joka ulottui atomitasolta mesoskooppiseen mittakaavaan. Tutkijat havaitsivat myös, että monet materiaalin eri polarisaatioalueet olivat paljon pienempiä kuin johtavat simulaatiot ennustivat. ”Aiemmin näissä malleissa oli pohjimmiltaan satunnaisia polarisaatioalueita, mutta ne eivät kertoneet, miten nämä alueet korreloivat keskenään”, Xu selventää. ”Nyt voimme esitellä tämän tietämyksen ja nähdä, miten yksittäiset kemialliset lajit moduloivat polarisaatiota atomien varaustilasta riippuen.” Aiheesta aiemmin: Elektronimikroskopia osoittaa atomitason vikoja mikrosiruissa |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Relaksoriferroelektrisiksi materiaaleiksi kutsuttuja materiaaleja on käytetty vuosikymmeniä erilaisissa teknologioissa, kuten ultraäänissä, mikrofoneissa ja kaikuluotainjärjestelmissä. Näiden materiaalien ainutlaatuiset ominaisuudet johtuvat niiden atomirakenteesta, mutta tuo rakenne on itsepäisesti jäänyt suoran mittauksen ulkopuolelle.