13:54 2022-11-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Mecanismul de tranziție de la metal la izolator în fosfura de ruteniu sugerează un nou mod de a privi solidele
_ Mecanism de tranziția de la metal la izolator în fosfura de ruteniu sugerează un nou mod de a privi solidele
Un grup de la Universitatea Nagoya din Japonia a descoperit o formă nemaivăzută până acum de fosfură de ruteniu cu o configurație neobișnuită de atomi și electroni în stare răcită. Acest lucru poate rezolva puzzle-ul despre modul în care un metal poate fi un conductor la temperaturi ridicate, dar un izolator la temperaturi mai scăzute.
Ruteniul este un metal rar care aparține grupului de metale al platinei. Ca compus, fosfura de ruteniu (RuP) este utilizată în mod obișnuit ca material datorită stabilității și conductivității sale. RuP acționează ca un metal și conduce electricitatea la temperatura camerei. Cu toate acestea, s-a descoperit în 2011 că atunci când este răcit sub 0°C, rezistența sa electrică crește și devine un izolator.
Când un metal trece de la faza sa metalică la temperaturi ridicate la faza de izolație. la temperaturi mai scăzute, punctul în care se schimbă de la unul la altul se numește tranziție metal-izolator (MIT). Mecanismul prin care RuP trece prin această tranziție a fost însă controversat.
„Se discută de peste 10 ani, dar nu există un consens cu privire la mecanism”, explică autorul principal, profesor asociat Daigorou Hirai. . „De asemenea, originea tranziției a fost o chestiune de mare interes, mai ales că supraconductivitatea apare atunci când această tranziție este suprimată.”
Un grup condus de Hirai, cu profesorul asociat Naoyuki Katayama și studentul Keita Kojima de la Școala Absolventă de Inginerie de la Universitatea Nagoya, a investigat proprietățile și structura cristalină a RuP la temperaturi scăzute pentru a clarifica mecanismul MIT, folosind o tehnică numită difracție de raze X cu radiația sincrotron. Ei și-au publicat rezultatele în Jurnalul Societății Americane de Chimie.
Grupul a descoperit că distanța uniformă dintre moleculele de ruteniu atomi de găsit la temperaturi mai ridicate a fost modulată pe măsură ce solidul se transforma dintr-un metal într-un izolator. La temperaturi scăzute, cristalul formează o structură numită trimer liniar care arată ca o zăbrele de grădină cu o serie de triunghiuri aranjate cu punctele superioare îndreptate în sus și în jos și atașate într-un rând drept.
Un tip diferit. de molecule din cele găsite în mod convențional în solide, trimerii RuP formează legături chimice prin încorporarea a patru electroni pe măsură ce intră în faza de temperatură joasă. Acest lucru poate ajuta la rezolvarea puzzle-ului despre modul în care un metal poate fi un conductor la temperaturi ridicate, dar un izolator la temperaturi mai scăzute. Electronii sunt importanți pentru fluxul de electricitate, așa că atunci când aceștia sunt capturați pentru a face aceste molecule triplete, acesta împiedică fluxul de electricitate.
„Am descoperit că ruteniul trece de la un metal la un izolator prin conectarea a trei molecule. atomi în linie dreaptă și captând electroni”, explică Hirai. „Noul tip de moleculă este compus din trei atomi legați de patru electroni, în timp ce majoritatea moleculelor găsite în solide până acum au fost compuse din doi atomi legați de doi electroni. Moleculele vin într-o mare varietate de forme și tipuri de legături, dar există au fost puține variații cunoscute ale solidelor. Orbitii moleculari găsiți în RuP sunt importanți prin faptul că arată că există o diversitate în formarea moleculară, chiar și în solide.”
Formarea moleculelor în solide, care le transformă electricitatea și proprietăți optice, se pot aplica senzorilor și dispozitivelor de comutare. Dar descoperirile echipei extind această direcție de cercetare. „Descoperirea diferitelor tipuri de molecule poate permite schimbări mai rapide ale proprietăților, răspunsuri mai rapide și control molecular folosind câmpuri magnetice, electrice și de stres”, explică Hirai.
„Formarea orbitalului molecular modifică semnificativ conductivitatea electrică, care poate fi folosită ca senzor de temperatură. În plus, deoarece formarea orbitalilor moleculari modifică semnificativ transmisia luminii, luăm în considerare și ferestre inteligente care schimbă lumina. transmitanța în funcție de temperatură."
Comentarii:
Adauga Comentariu