De geleidbaarheid van het perovskietkristal wordt onthuld bij een vergroting van 10 miljoen keer

Onderzoekers hebben voor het eerst metaallijnen in een perovskietkristal waargenomen. Perovskieten zijn er in overvloed

centrum van de aarde, en bariumstannaat (BaSnO3) is dat weleen van deze kristallen. De metallische eigenschappen ervan zijn echter nog niet uitgebreid bestudeerd vanwege de dominantie van meer geleidende materialen zoals metalen of halfgeleiders op de planeet. De ontdekking werd gedaan met behulp van geavanceerde transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), een techniek die beelden kan produceren met vergrotingen tot 10 miljoen.

"Elektrisch geleidende aard enDe voorkeursrichting van deze metaallijndefecten betekent dat we een materiaal kunnen maken dat transparant is zoals glas, en tegelijkertijd zeer goed geleidend in richting, zoals metaal. Nu kunnen we vensters of nieuwe soorten touchscreens tegelijkertijd transparant en geleidend maken.”

K. Andre Mkhoyan, afdeling Chemische Technologie en Materiaalwetenschappen, Universiteit van Minnesota.

Defecten komen vaak voor in kristallen, enLineaire defecten (waarvan de meest voorkomende een dislocatie is) zijn een reeks atomen die afwijken van de normale volgorde. Omdat de dislocaties dezelfde elementaire samenstelling hebben als het hoofdkristal, verschillen veranderingen in de elektronische bandstructuur in de dislocatiekern als gevolg van een afname in symmetrie en vervorming vaak slechts in geringe mate. Onderzoekers moesten verder kijken dan dislocaties om een ​​defect in een metalen leiding te vinden, waar de samenstelling van het defect en de resulterende atomaire structuur heel verschillend zijn.

Met behulp van geavanceerde analytische transmissieMet behulp van elektronenmicroscopie (STEM) met een vergroting van 10 miljoen keer konden onderzoekers van de Universiteit van Minnesota de structuur en samenstelling van een metaallijndefect in een BaSnO3-perovskietkristal isoleren en in beeld brengen.

“We merkten deze lineaire defecten gemakkelijk ophet scannen van transmissie-elektronenmicroscopiebeelden van dunne BaSnO3-films vanwege hun unieke atomaire configuratie, en we zagen ze alleen in bovenaanzicht."

Hwanghui Yun, een afgestudeerde student aan de afdeling Chemische Technologie en Materiaalwetenschappen.

Voor deze studie waren de BaSnO3-filmsgegroeid door moleculaire bundelepitaxie - een techniek om hoogwaardige kristallen te maken - in een laboratorium aan de Universiteit van Minnesota. De defecten van de metaallijn die in deze BaSnO3-films worden waargenomen, planten zich voort in de richting van de filmgroei, wat betekent dat onderzoekers mogelijk kunnen bepalen hoe en waar lijndefecten verschijnen en deze mogelijk naar behoefte kunnen ontwerpen in aanraakschermen, slimme vensters en andere toekomstige technologieën. waarbij een combinatie van transparantie en geleidbaarheid vereist is.

Perovskietkristallen bevatten drie elementen inelementaire cel. Dit geeft het de vrijheid om structurele veranderingen aan te brengen, zoals de samenstelling en symmetrie van het kristal, evenals het vermogen om verschillende defecten te behouden. Vanwege de verschillende coördinatie- en bindingshoeken van atomen in de kern van het lijndefect, worden nieuwe elektronische toestanden geïntroduceerd en wordt de structuur van de elektronische band lokaal zo radicaal gewijzigd dat het het lijndefect in een metaal verandert.

Lees ook:

Over twintig jaar bereikt de aarde een kritische temperatuur.

Abortus en wetenschap: wat gebeurt er met de kinderen die zullen bevallen.

De oudste rotstekeningen ter wereld werden gevonden.

Het Ministerie van Volksgezondheid van Argentinië heeft gegevens bekendgemaakt over bijwerkingen bij degenen die Sputnik V.