Электронная микроскопия, дирижированная как часть, котор Делят Программы для Пользователя Оборудования Исследования (Доли) на Министерстве Энергетики Лаборатория Oak Ridge Национальная, водила к новой теории для того чтобы объяснить интригуя свойства в материале с потенциальными применениями в конденсаторах и приводах.
Научно-исследовательская группа водить Albina Borisevich ORNL рассмотрела тонкие фильмы феррита самария висмута, известные как BSFO, которое показывает необыкновенные физические свойства около своего перехода от одного участка к другим. BSFO держит потенциал как бессвинцовая замена для титаната циркония руководства (PZT), подобный материал в настоящее время используемый в множества технологиях от датчиков к машинам ультразвука.
Материалы как BSFO и PZT часто вызваны «материалами на крае» в ссылке на их энигматичное поведение, которое близко связано к переходу между 2 различными участками. Эти участки охарактеризованы структурными изменениями в материале которые производят различные электрические свойства.
«Самые лучшие свойства материала найдены на этом переходе,» Borisevich сказало. «Однако, много обсуждение о что точно случается то водит к повышению свойств материала.»
Используя электронную просвечивающую микроскопию скеннирования, команда отобразила положение атомов в фильмах BSFO для того чтобы найти что случается к местный структуре на переходе между ferroelectric и antiferroelectric участками. Результаты команды опубликованы в Связях Природы.
«Мы открыли что ни та из 2 доминантных теорий смогли описать наблюдаемое поведение на атомном маштабе,» Borisevich сказали.
Некоторые теоретики предлагали что материал формирует nanocomposite на переходе. В этот случай, энергия границ между участками причалить zero, но команда Borisevich считала экспириментально что-то полностью различным: энергия границы был вместо эффектно недостатком.
«Когда энергия границы отрицательная, она значит что система хочет иметь так много границ как возможно, но при размеры атома небесконечно, вы не можете увеличить его к безграничности,» Borisevich сказало. «Так вы должны остановить на некоторой структуре модулируемой коротк-периодом, которая что случается здесь.»
Основано на своих замечаниях, команда заключила что механизм за наблюдаемым поведением был соединен к относительно flexoelectricity вызванному слабым взаимодействием.
«Flexoelectricity значит что вы гнете материал и оно поляризовывает,» сказало соавтор Sergei Kalinin ORNL. «Свойство присутствующее в большинств ferroelectrics. Влияние само обязательно очень не сильно на макроскопических маштабах, но с правыми условиями, которые осуществляны в системах nanoscale, они могут произвести очень интересные последствия.»
Borisevich добавляет что подход к команды можно использовать для того чтобы расследовать разнообразие системы с подобными границами участка, и она подчеркивает важность отображать вне материалы на атомном маштабе.
«В этот особый случай, электронная микроскопия единственный путь посмотреть очень местные изменения потому что этот материал периодическая структура,» она сказал. «Решительные данные по атомн-маштаба были пропавши от обсуждения.»
Исследователя включают Государственную Академию Наук Евгения Eliseev Украин и Анны Morozovska; Университет Ching-Jung Cheng Нового Уэльса и Valanoor Nagarajan; Jiunn-Юань Lin Национального Университета Chiao Tung и Ying-Hao Chu; и Университет Daisuke Kan Мэриленд и Ichiro Takeuchi. Полная бумага доступное он-лайн здесь: http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n4/full/ncomms1778.html.