Forskere har afsløret et overraskende fænomen i materialet binio3: Når det udsættes for højt tryk ved lave temperaturer, forstyrres dets godt arrangerede elektriske ladninger, hvilket fører til en forstyrret “ladningsglas” -tilstand.
Undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation.
Denne opdagelse giver ny indsigt i, hvordan materialer reagerer på ekstreme forhold, hvilket potentielt baner vejen for nye avancerede materialer med unikke og nyttige egenskaber.
Binio3et medlem af Perovskite Oxide -familien, er kendt for sin karakteristiske ladningsfordeling og strukturelle arrangement. Under normale forhold opretholder det en bestemt søjleordre af vismutsioner (BI3+ og bi5+).
Når trykket øges til 3 gigapascals, begynder denne bestilte struktur at “smelte”, der forårsager ladningsoverførsel mellem vismut og nikkelioner. Når trykket øges yderligere, kollapser mellem 4 og 5 gigapascaler og temperaturer under 200 kelvin, dette bestilte mønster, hvilket resulterer i en “ladningsglas” tilstand.
Denne tilstand er kendetegnet ved en tilfældig fordeling af elektriske ladninger, svarende til, hvordan visse materialer mister deres krystallinske struktur under pres. Navnlig, når det opvarmes under pres, binio3 Overgange til en metallisk tilstand, ledsaget af en reduktion i volumen, et fænomen kendt som negativ termisk ekspansion.
En sådan usædvanlig opførsel og faseovergange viser et unikt samspil mellem tryk, temperatur og elektriske egenskaber.
“Disse transformationer-inklusive overførsel af ladning, ladning af uforholdsmæssig og ladning af amorfisering-tilbyder nye muligheder for at designe materialer med usædvanlige egenskaber, såsom negativ termisk ekspansion, magnetokalorisk effekt osv.” Sagde Dr. Wei-Tin Chen, en af de førende forfattere af forskningen.
“Evnen til at manipulere den elektriske ladningsarrangement gennem tryk- og temperaturvariationer kan føre til innovationer inden for elektroniske enheder, sensorer og andre teknologier, der er afhængige af præcis kontrol af materielle egenskaber.”