Forskere skal spore krystallers reaktion på det elektriske felt

Et internationalt videnskabeligt team, som omfattede forskere fra Kina, Israel, England og Rusland, har udviklet en ny metode til måling af krystallers respons på det elektriske felt. Studiet, udført på European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), blev offentliggjort i Journal of Applied Crystallography og optrådte på forsiden af ​​oktobernummeret. Denne metode hjælper med at implementere nye og forbedre eksisterende funktionelle materialer.

"Undersøgelsen er dedikeret til krystallinske materialer (ferroelektriske), som bruges i en række forskellige enheder fra sonarer til ubåde til elementer i ultralydsdiagnostiske enheder, "sagde forsker Dmitry Chernyshov fra de schweizisk-norske bjælkelinjer ved ESRF og afdelingen for fysisk elektronik i SPbPU. Han understregede, at forbedring af sådanne materialers egenskaber er en ekstremt vigtig videnskabelig opgave.

Forskeren sagde, at detaljerede tredimensionelle spredningskort blev indsamlet under synkrotronforsøgene ved ESRF. Disse kort indeholder detaljerede oplysninger om krystallens struktur og dens reaktion på det elektriske felt. Næste, en matematisk metode blev opfundet til at udtrække den relevante information fra sådanne kort. De undersøgte krystaller blev placeret i en speciel celle til anvendelse af elektrisk felt. Cellen blev udviklet af alumnus ved St. Petersburg Polytechnic University Tikhon Vergentiev som en del af sin ph.d. projekt under sin praktik hos ESRF.

Strukturen af ​​krystaller kan beskrives i forskellige rumlige skalaer. Det er muligt at beskrive strukturen på atomniveau eller på niveau med store blokke af atomstrukturen (domæner, grænser mellem domæner, strukturelle fejl). Når de ydre forhold ændres (temperatur, tryk, etc.), alle komponenter i strukturen reagerer forskelligt. Forskergruppen undersøgte materialets reaktion på et elektrisk felt i dets atom- og domænestrukturer.

"Inden for rammerne af et eksperiment, vi var i stand til at se, hvordan de forskellige niveauer i det strukturelle hierarki reagerer på ydre påvirkninger. Hvis vi måler og beskriver responsen på individuelle komponenter i et komplekst system, samt deres interaktion, det vil være muligt at rationelt kontrollere strukturen og egenskaberne af sådanne materialer, sagde Dmitry Chernyshov.

Forfatterne af undersøgelsen forventer, at de opnåede resultater vil blive krævet af en lang række specialister. Det vil hjælpe kemikere med at justere den kemiske sammensætning og krystalstruktur, og materialeforskere vil bruge nye værktøjer til at manipulere de store strukturblokke, domæner (domæneteknik). Ifølge forskere, dette vil føre til forbedring af egenskaberne af materialer, der anvendes i ultralydsdiagnostiske enheder.