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科学家在美国能源部布鲁克海文国家实验室正在研究一种神秘的物质,可能导致重大进展小型化的电子产品。这项工作可能会导致应用程序使用的材料在高性能电容器储存电荷,并提供洞察费用如何在纳米尺度——十亿分之一米的顺序。 材料——氧化perovskite-related含有钙(Ca)、铜(铜)、(Ti),钛和氧CaCu (O)的公式3“透明国际”4O12——不同寻常之处在于,它有一个非常高的介电常数,一个属性,决定了它能成为电极化(即。单独的正面和负面的电荷)。介电常数越高,越可以存储,和较小的电子电路。 此外,与大多数介电材料,保持了非常高的介电常数在很大的温度范围内,从10欧洲杯足球竞彩0年到600 K (K),或-173 - 327°C,使它广泛应用的理想选择。然而,材料的介电常数急剧下降- 1000倍低于100 k,没有任何证据表明原子结构或相位的变化。奥秘就在于此。
”这么大的电荷分布方式的改变意味着材料内部的原子结构应该改变,”Christopher房屋,铅在布鲁克海文国家实验室的物理学家的研究。“很难想象一个属性可以接受如此大的变化,而其他仍不受影响。” 以前,科学家们寻找变化的提示使用x射线、中子束,和其他方法都无济于事。但房屋的技术、光学测量电导率或材料的反射和吸收能力不同频率的红外光,发现了一些不寻常的原子结构振动方式的变化。 科学家们发现物质的振动通过照明样本不同波长的红外线布鲁克海文国家同步光源和测量波长被反射和吸收。的吸收波长相匹配的原子的固有振动频率。作为物质被冷却的温度低于100 k马克,吸收频率-因此振动改变了。 “由于固体的振动在很大程度上取决于这些指控是如何分布,振动的变化表明,费用可以重新安排不会引起结构变形,“房子说。“事实上,我们看到这些变化提供了第一个真正的看到为什么这材料具有如此大的介电常数,和它的机制减少显著低于100 k。” 科学家们推测,在温度高于100 k,配对的正面和负面的电荷,称为偶极子,很快可以翻转,相互独立的。这个属性和高浓度或密度、固体中的偶极子都导致了大的介电常数。如果你把材料在电场中,所有的个人偶极子抛到对齐到单独的指控。 但随着材料冷却后,偶极子“冻结”在随机位置,失去翻转的能力迅速达成一致。这种“电子相变”发生在缺乏结构性变化。“进一步的研究将帮助我们理解这一效应和范围的方法可能使用这种材料在微电子等领域,“房子说。 |