מדענים מסבירים תכונות חריגות ויעילות ב perovskite

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (יולי 2019).

Anonim

Perovskite הוא חומר עם מבנה כמעט אידיאלי. רוב מוליכי טמפרטורה גבוהה הם מבוססי perovskite בשל המבנה הלא אידיאלי שלהם. החומר יכול לשמש גם לייצור סוללות סולאריות גמישות ללא מתכות נדירות, אשר מפחית עלויות ומאפשר ייצור בקנה מידה גדול.

אחד המחברים מציין את המאנגניטים דמויי המאפיינים של perovskites: "חומר זה מציג מאפיינים מעניינים רבים ומסקרנים, בעיקר magnetoresistance ענק.מאנגניט תכונות רבות אינן ידועות, למרות העובדה כי מנגניטים נחקרו במשך עשרות שנים. ניסינו לעבוד מה מנגנון ההולכה הוא אחד התרכובות הנפוצות ביותר: Pr 1-x Ca x MnO 3, "הוא אומר. כל התכונות הללו התגלו בצורה ניסויית, אך התהליכים להסביר מאפיינים ייחודיים אלה אינם ידועים.

מוליכים למחצה התגלו לפני יותר מ -150 שנה. החשמל היה פיתוח חדש באותה תקופה. היה ברור שישנם מבודדים כמו גומי וזכוכית, מנצחים כמו נחושת וזהב, וכמה חומרים לא-מובנים הנקראים מוליכים למחצה שאינם מתאימים לקטגוריה כלשהי. המנגנונים של מוליכים למחצה נותרו בלתי ידועים במשך כמאה שנה. זה לא היה עד 1930 כי הבעיה נפתרה הטרנזיסטור הראשון נעשה. כיום, קשה לדמיין כל מכשיר אלקטרוני ללא טרנזיסטורים.

למרבה הצער, לא ניתן לראות תנועה תשלום בחומר תחת מיקרוסקופ. זו הסיבה שהחוקרים ב- Terahertz Spectroscopy Laboratory החליטו להשתמש בשיטות גילוי עקיפות. כדי לבדוק אילו חלקיקים מוליכים, הם מיישמים מתחי תדר שונים ומדדו את הקשר בין זרם התדר והזרם המושרה. המדענים מדדו את התדירות ואת התלות בטמפרטורה של מוליכות ו permittivity בטווח תדרים רחב כדי לכסות את כל הבסיסים. טווחי טמפרטורות רחבים של הדגימות, מ 10 עד 300 K (-263 עד 27 ° C), התקבלו כדי להבדיל תלות דומה של דגימות עם מנגנוני הולכה שונים. אבל אפילו זה לא היה מספיק כדי להבהיר את האופי של נושאת נושאת. מסיבה זו, החוקרים השוו perovskites עם יחסים שונים של סידן (Ca) ו praseodymium (Pr).

קבוצת מדענים בראשות בוריס Gorshunov, Terahertz ספקטרוסקופיה מעבדה מפקח, (Lenar Kadyrov PhD, מדעני מעבדה אלנה Zhukova ו ולדימיר Anzin גם מחברים של מאמר זה) כך גילו כי נושאות תשלום ב Pr 1-x Ca x MnO 3 perovskites הם פולרונים. פולרון הוא אלקטרון העובר דרך האטומים המרכיבים של חומר, מה שגרם לחיובים חיוביים שכנים לנוע לכיוון זה ואת ההאשמות השליליות השכנות להתרחק. המאפיינים של perovskites הם אידיאליים עבור אלקטרונים פון (פונונים הם תנודות בסריג סריג) צימוד, שנקבע על ידי יחסי הגומלין בין סימטריה שבירת אינטראקציות. החוקרים הקימו כי polarons לנוע בקוהרנטיות (כיחידה אחת). כלומר, נושאות תשלום להתנהג כמו חלקיקים unoupled. הרעיון של קוהרנטיות מוחל לייזרים, מוליכים, מדידות מרחק מדויקים מאוד, חישובים קוונטיים, ואזורים אחרים.

קביעת אופן הולכה מתרחשת יכולה לסייע לפרויקטים מחקר perovskite ויישומים בקנה מידה גדול כדי התקדמות. לדוגמה, יש כבר יעילות גבוהה, מכשיר מבוסס perovskite להפרדת מים לחמצן ומימן. Perovskites יכול לשמש גם נוריות, למרות שהם פועלים כרגע רק בטמפרטורה של חנקן נוזלי.

menu
menu