Создан первый стабильный суперкристалл

    Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
    Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.
    Иван Касьянов перепечатал из www.popmech.ru
    2 оценок, 254 просмотра Обсудить (0)

     

    Международной команде ученых удалось зафиксировать ранее «неуловимое» состояние вещества — суперкристалл, сформировавшийся под воздействием кратких лазерных импульсов.


    Суперкристаллы — давняя мечта ученых по всему миру, поскольку именно на их основе можно создать целый комплекс наноматериалов нового поколения. Проблема лишь в том, что суперкристалл — это временное состояние вещества, которое существует очень недолго, и стабилизировать его пока удавалось разве что в теории.


    Материаловед Венкатраман Гопалан из штата Пенсильвания заявил, что его команда «ищет скрытые состояния материи, выводя ее из „комфортного“ способа организации, который мы привыкли называть основным». Исследователи делают это, возбуждая электроны с помощью фотонов и затем наблюдая, как материал возвращается в исходное состояние. Идея заключается в том, что в возбужденном состоянии (или в состоянии, в котором материал оказывается во время этого краткого процесса) можно обнаружить у веществ новые свойства.
    Суперкристаллы нельзя сделать из любого материала. Команда использовала чередующиеся слои одноатомного титаната свинца и титаната стронция, сложенные в трехмерную структуру. Они вырастили эти слои на подложке из оксида диспандия-скандия, размер кристаллов которого как раз находится где-то между размерами кристаллов двух остальных веществ.


    Титанат свинца — это сегнетоэлектрик, материал с положительными и отрицательными электрическими полюсами. Титанат стронция не является сегнетоэлектриком, и, поскольку эти материалы были наслоены друг на друга, векторы электрической поляризации должны были искажаться в необычных паттернах и создавать завихрения. Размер же кристаллов важен потому, что титанат стронция пытается растянуться, чтобы соответствовать размеру кристаллов подложки, а в титанат свинца, наоборот, сжимается.


    В результате всех этих странных метаморфоз получается совершенно неорганизованная система с несколькими состояниями, распределенными по всему материалу. После этого ученые использовали так называемую методику «накачки-зондажа»: импульс синего лазера (который длится всего фемтосекунду) просвечивает материал и возбуждает его электроны. Затем следует более мягкий импульс «зондажа», позволяющий приборам считать состояние вещества.


    В результате команда обнаружила, что вместо того, чтобы возвращаться к своему неорганизованному состоянию, материал пребывает в промежуточном состоянии суперкристалла в течение неопределенного периода времени. Он стабилен даже при комнатной температуре, и разрушается только при нагреве от 176 °С. Материаловед Влад Стойка объясняет это тем, что сверхкороткая длительность лазерного импульса «впечатывает» возбуждение в кристаллы быстрее, чем их собственное время отклика, так что они просто остаются в возбужденном состоянии. По его словам, данная работа — это существенный прогресс, ведь за десятилетия исследований ученым еще ни разу не удавалось получить стабильную структуру такого типа.


    В чем отличие суперкристалла от обычного кристалла? У такого материала аномально большие элементарные ячейки (структурные единицы, из которых и состоит любой кристалл). Так, у данного вещества они как минимум в миллион (!) раз превышают размер ячеек титаната свинца и стронция. При этом ни о какой неупорядоченности речь не идет — все ячейки четко встали на свои места, подобно солдатам в идеальном строю. 

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 0 комментариев , вы можете свернуть их
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 726 записей в блогах и 4849 комментариев.
    Зарегистрировалось 52 новых макспаркеров. Теперь нас 5028715.