研究人員觀察原子運動更好地理解介電材料
研究人員測量了電絕緣固體中的原子是如何調(diào)整由于應(yīng)用電場。所示為Na1/2Bi1/2TiO3鉍離子(紫色)沿電場方向排列相對于我周圍的鈦
來自北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員,美國國家標準與技術(shù)研究院,澳大利亞新南威爾士大學(xué)測量特定原子的行為在介電材料暴露于電場。
工作進展的了解介電材料,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,可以電荷存儲和管理。但是我們還沒有直接測量原子移動在介電材料為了存儲電荷,“說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,同時用x射線轟擊材料從同步加速器在阿貢國家實驗室先進光子源。當x射線的材料,他們分散到一個模式的戒指。通常情況下,計算出的原子排列在一個材料,這些亮環(huán)的位置和強度進行了分析。
數(shù)控狀態(tài)表示,通過應(yīng)用新的數(shù)學(xué)技術(shù),對弱者更敏感(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,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度尺度基于弱強度x射線衍射的樣品。研究人員評估三種不同介質(zhì)材料在這項研究中。
“一個有趣的發(fā)現(xiàn)是,我們測試了三種介質(zhì)材料表現(xiàn)出不同的行為在原子水平,沒有單一的原子行為占整個材料介電性能,”瓊斯在一份聲明中說。
研究人員測試了鈦酸鉍鈉——無毒材料,被認為是有前途的用于介質(zhì)的設(shè)備。在沒有電場的情況下,研究人員知道鉍離子相對于鄰近的原子是不平衡的。但是不同鉍離子會偏離中心的不同的方向。然而,當電場,幾乎所有的鉍離子轉(zhuǎn)移他們異常的電場方向相同。
“沒有其他電介質(zhì)材料表現(xiàn)出類似的行為,”亞瑟說。“我們未來工作的問題之一是,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,當在機械應(yīng)力作用在原子尺度的行為,”瓊斯說。
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)報告。
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