研究人员观察原子运动更好地理解介电材料

 

研究人员测量了电绝缘固体中的原子是如何调整由于应用电场。所示为Na1/2Bi1/2TiO3铋离子(紫色)沿电场方向排列相对于我周围的钛

来自北卡罗来纳州立大学的研究人员,美国国家标准与技术研究院,澳大利亚新南威尔士大学测量特定原子的行为在介电材料暴露于电场。

 

工作进展的了解介电材料,用于各种各样的应用程序从手持电子产品去纤颤器。

 

“介电材料是绝缘体,可以电荷存储和管理。但是我们还没有直接测量原子移动在介电材料为了存储电荷,“说Tedi-Marie亚瑟,在材料科学与工程博士生NC州立和上一篇论文的第一作者的工作。

 

研究者应用电压介电材料,同时用x射线轰击材料从同步加速器在阿贡国家实验室先进光子源。当x射线的材料,他们分散到一个模式的戒指。通常情况下,计算出的原子排列在一个材料,这些亮环的位置和强度进行了分析。

 

数控状态表示,通过应用新的数学技术,对弱者更敏感(暗)散射x射线,研究人员可以确定位置的变化中的特定原子晶体结构的材料。

 

“这里真的很新,这技术是更敏感的行为选择相对于邻近的原子,原子而不是看所有的原子的平均样本,”雅各布·琼斯说,材料科学与工程教授数控状态和论文的通讯作者。

 

根据大学,工作使用一对分布函数,它允许研究人员提取信息如何在极其微小的原子排列长度尺度基于弱强度x射线衍射的样品。研究人员评估三种不同介质材料在这项研究中。

 

“一个有趣的发现是,我们测试了三种介质材料表现出不同的行为在原子水平,没有单一的原子行为占整个材料介电性能,”琼斯在一份声明中说。

 

研究人员测试了钛酸铋钠——无毒材料,被认为是有前途的用于介质的设备。在没有电场的情况下,研究人员知道铋离子相对于邻近的原子是不平衡的。但是不同铋离子会偏离中心的不同的方向。然而,当电场,几乎所有的铋离子转移他们异常的电场方向相同。

 

“没有其他电介质材料表现出类似的行为,”亚瑟说。“我们未来工作的问题之一是,我们看到的铋行为钛酸铋钠是一致的在bismuth-based电介质。”

 

“我们也想知道介电材料和其它复杂的材料,如熵合金,当在机械应力作用在原子尺度的行为,”琼斯说。

 

纸”,Electric-field-induced本地和中尺度结构变化在多晶电介质和铁电体,“网上发表在自然的科学报告。

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