Уникальный 2D сегнетоэлектрик для слежки за ракетными и ядерными испытаниями

На неделе группа учёных Рутгеровского (Ратгеровского) национального исследовательского университета США опубликовала работу, в которой сообщается о создании уникального сегнетоэлектрического материала в виде тончайших плёнок.

Для справки: сегнетоэлектриками называют кристаллические вещества, в которых в определённом интервале температур возникает «спонтанная» поляризация – в отсутствии внешних электрических полей. Это приводит к возникновению пьезо- и пироэлектрического эффектов. Такие вещества используются при создании конденсаторов высокой электроёмкости, в системах электронной оптики, для точного измерения температур в существенном диапазоне.


Важность создания тонкоплёночных сегнетоэлектрических кристаллов состоит в том, что из них можно изготовить изделия практически любой формы с определёнными параметрами поляризации. Такого рода материалы обладают высокой степенью так называемой сейсмочувствительности, что позволяет их применять для прогнозирования землетрясений и точного отслеживания ракетных и ядерных испытаний. Также материалы подобного класса используются как мощные излучатели (включая ультразвук и ударные волны).

Из заявления физиков упомянутого университета:
Мы создали новый класс двумерных искусственных материалов с сегнетоэлектрическими свойствами при комнатной температуре, которых не существует в таком виде в природе, и они могут проводить электричество. Это важная связь между теорией и экспериментом. Толщина материала - всего в несколько атомов.


Основой 2D-материала (тонкой плёнки с сегнетоэлектрическими свойствами) являются титанат бария, титанат стронция и титанат лантана, атомы которых выстроены так, как это проиллюстрировано на рисунке.

Уникальный 2D сегнетоэлектрик для слежки за ракетными и ядерными испытаниями


Создатели тонкоплёночного сегнетоэлектрика, проявляющего свои свойства при «комнатной» температуре, говорят о том, что этим материал может заинтересовать компании, занимающиеся производством устройств для хранения информации, оборудования для гидролокации, сотовых телефонов и сверхчувствительных антенн.

Из заявления разработчиков:
Когда материал становится сегнетоэлектриком, его атомы постоянно меняются, и мы хотели добавить металлические свойства к искусственно созданному кристаллу, который проводит электричество. Мы взяли два очень тонких слоя для создания двумерного металла на границе раздела и добавили третий слой со специальными свойствами для смещения атомов в этом металлическом слое, создавая вещество, которое можно назвать сегнетоэлектрическим металлом. Новая структура имеет несколько функциональных возможностей, и это беспроигрышно.


В разработке тонкоплёночного слоистого сегнетоэлектрика в США приняли участие Михаил Кареев, Сяоран Лю, Карин Рабе, Джак (Jak) Чахалян, Клод Лавлейс, Сергей Никитин, Янвэй Као, Жэн Ван, Венкатраман Гаполан, Юкун Юан и др. Как видно, китайские и российские фамилии присутствуют.
Использованы фотографии:
Brookhaven National Laboratory
Ctrl Enter

Заметив ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

43 комментария
Информация

Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти