En mekanisme med trykinduceret glasfaseovergang, der fører til avancerede faseskiftehukommelser

Når temperatur eller tryk påføres et materiale, ændres dets tilstand fra flydende til fast eller forbliver fast, men udviser strukturelle ændringer. Denne ændring kaldes en faseovergang eller ændring.

Glas er et ukrystalliseret fast stof. Når en væske afkøles hurtigt, bliver den en underafkølet væske ved at undgå krystallisation ud over dets frysepunkt og overgår til en hård glasagtig tilstand ved yderligere afkøling.

Atomarrangementet inde i glasset er tilsyneladende uordnet; Arrangementet udviser imidlertid forskellige regelmæssigheder, der er tæt forbundet med glassets fysiske og kemiske egenskaber. Derudover er glasegenskaber afgørende i faseskiftematerialer, der bruges som optagelsesfilm til fremstilling af ikke-flygtig hukommelse og optiske diske, såsom Blu-ray-diske, hvor glasegenskaber er afgørende for enhedens ydeevne.

Disse materialer udviser betydelige ændringer i deres glasegenskaber (faseovergang) med variationer i temperatur og tryk; dog er de underliggende ændringer i atomarrangementet endnu ikke blevet belyst.

En forskergruppe ledet af University of Tsukuba kombinerede højtryksdiffraktionseksperimenter ved brug af synkrotronstråling med høj glans med numeriske simuleringer ved hjælp af maskinlæring til at undersøge ændringer i atomarrangementet af faseændringsmaterialer (briller) som funktion af tryk . Artiklen er publiceret i tidsskriftet Nature Communications .

Forskere har fundet ud af, at det regulære atomarrangement, kaldet "Peierls-lignende forvrængning", observeret under atmosfærisk tryk, undertrykkes med stigende tryk. Desuden fandt de ud af, at det volumetriske modul af glaselasticitet stiger tilsvarende (dvs. volumenet af glas ændres ikke let under tryk).

Mekanismen, der ligger til grund for en sådan faseovergang i glas, er i det væsentlige den samme som den, der observeres i en underafkølet væske. Faseændringsmaterialers adfærd, når de fungerer som superkølede væsker, spiller en vigtig rolle i skrivehastigheden og dataopbevaringen af ​​optiske diske.

Disse resultater viser, at den Peierls-lignende stamme er et væsentligt strukturelt træk, der bestemmer egenskaberne for faseændringsmaterialer. Disse resultater kan danne grundlag for udviklingen af ​​nye materialer til avanceret faseskiftehukommelse og andre applikationer.

Flere oplysninger: Tomoki Fujita et al., Trykinduceret reversering af Peierls-lignende forvrængninger fremkalder den polyamorfe overgang i GeTe og GeSe, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43457-y

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Tsukuba