研究人员首次报告独特的铁电体微观结构

的一组研究人员观察和报告首次小说的独特的微观结构铁电材料,使无铅压电材料的发展为电子、传感器、和能量储存安全供人类使用。欧洲杯足球竞彩这项工作是由宾夕法尼亚州立大学尽管阿兰组和罗格斯大学与研究团队合作,加州大学默塞德。

铁电体是一个类的材料证明自发电极化,当外部电荷。欧洲杯足球竞彩这将导致一个自发电极化当正电和负电的材料不同的两极。欧洲杯足球竞彩这些材料也有欧洲杯足球竞彩压电属性,这意味着物质生成一个电荷在应用机械力。

这使得这些材料发电等能源热、运动,甚至欧洲杯足球竞彩噪音,否则可能会被浪费。因此,他们潜在的碳基能源的替代品,如从废热收获能量。此外,铁电材料是特别有用的数据存储和内存可以留在一个偏欧洲杯足球竞彩振状态没有额外的权力,使他们对节能数据存储和电子的吸引力。他们也广泛用于有益的应用,如开关、心率显示器和超声波等重要医疗设备、能源存储和执行机构。

然而,最强的压电材料含有铅,这是一个主要问题给出铅对人类和动物是有毒的。欧洲杯足球竞彩

我们希望设计一个没有缺点的压电材料当前的材料,欧洲杯足球竞彩“Nasim尽管阿兰,宾夕法尼亚州立大学的材料科学和工程学副教授和该研究的通讯作者,说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球”现在,在所有这些材料是一个很大的缺点,因为铅是危险的。欧洲杯足球竞彩我们希望我们的研究可能会导致一个更好的压电系统的合适的人选。”

开发途径等无铅材料,并有很强的压电特性,研究小组与钙锰酸盐,Ca3Mn2O7 (CMO)。肉桂醇是一种新型的混合不当铁电材料具有一些有趣的特性。

“这种材料的设计原则是结合材料的小氧气正八面体的运动,”说Leixin苗,博士生在材料科学和自然通信研究的第一作者。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球”材料,有正八面体的氧原子,可以倾斜和旋转。“混合不当铁电”这个词意味着我们将旋转和倾斜正八面体的铁电性。它被认为是一个“混合”,因为它是正八面体的两个动作的组合产生极化铁电性。以来被认为是一个“不当”铁电极化生成作为第二效应”。

CMO还有一个独特的特征的微观结构,是一种神秘的研究人员。

“在室温下,有一些极性和非极性晶体在室温下阶段共存”,苗族说。”和那些共存阶段被认为是与负热膨胀行为。众所周知,正常情况下,材料加热后膨胀,但这个收缩。这很有趣,但我们知之甚少的结构、极性和非极性相共存。”

为了更好地理解这一点,研究人员利用量子透射电子显微镜。

“为什么我们使用电子显微镜是因为电子显微镜,我们可以使用量子探测器精确的原子排列结构,”苗说。”,这是非常令人惊讶的观察双双层极地nanoregions CMO晶体。据我们所知,这是第一次这样的微观结构是直接成像在层状钙钛矿材料。”欧洲杯足球竞彩

之前,它从未观察到发生了什么材料,经过这样一个铁电相变,据研究人员。但随着电子显微镜,他们可以监控在相变材料和发生了什么。

“我们监测材料,在相变发生了什么,并能以什么类型的探针原子的原子成键,什么类型的结构性扭曲我们的材料,以及它如何可能会改变作为温度的函数,“尽管阿兰说。”,这在很大程度上解释的一些观察人与这种材料。例如,当他们得到了热膨胀系数,没有人真正知道这是从哪里来的。基本上,这是下降到原子水平和理解底层的量子物理,化学和相变动力学,它是如何变化的。”

这反过来将使无铅的发展,强大的压电材料。欧洲杯足球竞彩

“科学家们一直在努力寻找新的路径发现无铅铁电材料许多有益的应用程序,“欧洲杯足球竞彩苗说。“极地nanoregions的存在被认为对压电性质,现在我们通过缺陷工程表明,我们可以设计新的强大的压电晶体,最终将取代所有含铅材料超声或致动器应用程序”。欧洲杯足球竞彩

显示这些从未过程的表征工作材料进行材料研究所的设备年科学复杂。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球这包括多个透射电子显微镜(TEM)实验,使从未见过。

这项研究的另一个好处是自由软件开发的研究团队,EASY-STEM,使得更容易TEM图像数据处理。这可能会缩短所需的时间推进科学研究和把它转移到实际应用。

“软件的图形用户界面,允许用户用鼠标点击输入,所以人们不需要编码,但仍可以产生惊人的专家分析,“苗说。

苗族和尽管阿兰,其他作者的研究包括从宾夕法尼亚州立大学Parivash Moradifar,博士生,和柯Wang人员与MRI的科学家。加州大学的作者包括Kishwar-E之内,研究生在计算材料科学与模拟和伊丽莎白·a . Nowadnick助理教授材料科学与工程。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球额外的作者包括从Debangshu穆克吉橡树岭国家实验室,研发助理科学家,从罗格斯大学Sang-Wook畅,特聘教授,亨利·罗格斯大学教授,理事会教授和主任,中心量子材料合成。欧洲杯足球竞彩

这项研究是由美国国家科学基金会的支持。欧洲杯线上买球

来源:https://www.psu.edu/

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