研究人員觀察原子運(yùn)動(dòng)更好地理解介電材料
研究人員測(cè)量了電絕緣固體中的原子是如何調(diào)整由于應(yīng)用電場(chǎng)。所示為Na1/2Bi1/2TiO3鉍離子(紫色)沿電場(chǎng)方向排列相對(duì)于我周圍的鈦
來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院,澳大利亞新南威爾士大學(xué)測(cè)量特定原子的行為在介電材料暴露于電場(chǎng)。
工作進(jìn)展的了解介電材料,用于各種各樣的應(yīng)用程序從手持電子產(chǎn)品去纖顫器。
“介電材料是絕緣體,可以電荷存儲(chǔ)和管理。但是我們還沒(méi)有直接測(cè)量原子移動(dòng)在介電材料為了存儲(chǔ)電荷,“說(shuō)Tedi-Marie亞瑟,在材料科學(xué)與工程博士生NC州立和上一篇論文的第一作者的工作。
研究者應(yīng)用電壓介電材料,同時(shí)用x射線轟擊材料從同步加速器在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)光子源。當(dāng)x射線的材料,他們分散到一個(gè)模式的戒指。通常情況下,計(jì)算出的原子排列在一個(gè)材料,這些亮環(huán)的位置和強(qiáng)度進(jìn)行了分析。
數(shù)控狀態(tài)表示,通過(guò)應(yīng)用新的數(shù)學(xué)技術(shù),對(duì)弱者更敏感(暗)散射x射線,研究人員可以確定位置的變化中的特定原子晶體結(jié)構(gòu)的材料。
“這里真的很新,這技術(shù)是更敏感的行為選擇相對(duì)于鄰近的原子,原子而不是看所有的原子的平均樣本,”雅各布·瓊斯說(shuō),材料科學(xué)與工程教授數(shù)控狀態(tài)和論文的通訊作者。
根據(jù)大學(xué),工作使用一對(duì)分布函數(shù),它允許研究人員提取信息如何在極其微小的原子排列長(zhǎng)度尺度基于弱強(qiáng)度x射線衍射的樣品。研究人員評(píng)估三種不同介質(zhì)材料在這項(xiàng)研究中。
“一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是,我們測(cè)試了三種介質(zhì)材料表現(xiàn)出不同的行為在原子水平,沒(méi)有單一的原子行為占整個(gè)材料介電性能,”瓊斯在一份聲明中說(shuō)。
研究人員測(cè)試了鈦酸鉍鈉——無(wú)毒材料,被認(rèn)為是有前途的用于介質(zhì)的設(shè)備。在沒(méi)有電場(chǎng)的情況下,研究人員知道鉍離子相對(duì)于鄰近的原子是不平衡的。但是不同鉍離子會(huì)偏離中心的不同的方向。然而,當(dāng)電場(chǎng),幾乎所有的鉍離子轉(zhuǎn)移他們異常的電場(chǎng)方向相同。
“沒(méi)有其他電介質(zhì)材料表現(xiàn)出類似的行為,”亞瑟說(shuō)。“我們未來(lái)工作的問(wèn)題之一是,我們看到的鉍行為鈦酸鉍鈉是一致的在bismuth-based電介質(zhì)。”
“我們也想知道介電材料和其它復(fù)雜的材料,如熵合金,當(dāng)在機(jī)械應(yīng)力作用在原子尺度的行為,”瓊斯說(shuō)。
紙”,Electric-field-induced本地和中尺度結(jié)構(gòu)變化在多晶電介質(zhì)和鐵電體,“網(wǎng)上發(fā)表在自然的科學(xué)報(bào)告。
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