Одним из способов изменения свойств материала, чтобы растянуть его немного, так что его атомы расположены дальше друг от друга, но связи между ними не ломаются. Это дополнительное расстояние влияет на поведение электронов, которые определяют, является ли материал является диэлектриком или проводником электричества, например.
Но для важного класса сложных оксидных материалов, растяжения, так не получится, они хрупкие, как керамические кофейные чашки и разобьет.
Ученые из Департамента энергетики Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета нашли способ обойти эту проблему для сложного оксида известный как LCMO. Они создали супер-тонкие, гибкие мембраны от обычно хрупкий материал, используют микроманипуляторы, чтобы растянуть его на крошечный аппарат и приклеил ее на место, чтобы сохранить стрейч.
Применяя мягкое тепло для расплавления клея, они могут и растягиваться снова и опять та же прозрачная мембрана и смотреть его перевернуть от изолятора к проводнику и снова. Растяжка также меняла свои магнитные свойства.
«Мы действительно можем растянуть и резко напрягают эти вещи, до 8%», — сказал Гарольд Хван, профессор ускорителе SLAC и Стэнфордского и следователь из Стэнфордского института материалов и энергетических наук (Саймс). «Это открывает целый новый мир возможностей, которые окажут влияние не только данного конкретного исследования».
Исследовательская группа представила свои выводы в современной науке.
Новые способы плавать свободно и стрейч
LCMO, или лантана, кальция, марганца оксид, является то, что известно как квантовая материал, потому что его электроны ведут себя в необычных и часто неожиданным образом. Ученые хотят иметь возможность контролировать и корректировать такое поведение для нового поколения электроники с приложениями в передаче электроэнергии, транспорта, вычислительной техники, датчиков и детекторов.
Тонких пленок, квантовых материалов, как правило, выращивают на поверхности другого материала. Четыре года назад группа Хван сообщил о простой способ, чтобы отделить эти тонкие слои, поэтому они могут быть изучены другими способами.
Одним из исследователей, которые работали над этим исследованием, сын СЭ Хун, Сид это тоже. Он использовал новый метод для создания и бесплатные мелкие кусочки LCMO, которые были тоньше, чем раньше — толщиной менее 20 нанометров. Они были почти прозрачные и удивительно гибкий.
Напрямую растяжка такая маленькая, хрупкая лома будет сложно, Но Хон получил вокруг этой проблемы, поставив его на тонкой полимерной пленкой — вроде как пластиковый пакет из продуктового магазина, где она застряла по собственной инициативе.
Затем он зажал полимерной пленки на каждом из его четырех сторон и используют микроманипулятор тянуть и растягивать его-иногда в одну сторону, иногда в обе стороны сразу. Как только LCMO был растянут, полимерная подложка может быть приклеена на другую поверхность и доставлен на другое устройство за обследование при помощи рентгеновских лучей.
Перелистывание электронных состояний
«Эксперименты были довольно утомительно и сложно», — сказал Хун, который сейчас является ассистентом профессора в Университете Калифорнии в Дэвисе. «Мы хотели посмотреть фильм, прогреть его, чтобы смягчить клей и расслабить стрейч, манипулировать им, в какой-то другой способ, заморозить его и смотреть на него снова.»
Исследователям удалось непосредственно измерить расстояния между атомами и подтвердить, что она увеличилась с растяжением. Они также измерили электрическое сопротивление LMCO и обнаружил, что растяжка перевернул его с металлическом состоянии, что легко проводит электричество в изолирующей государство, которое не. Применение сильного магнитного поля изменяется магнитное состояние материала, а также перевернуть его обратно в металл.
«В качестве научного инструмента это действительно потрясающе», — сказал Хун. «Это открывает возможности для манипулирования механическим широкие классы материалов в пути мы не могли делать раньше. И это дает нам идеи о том, как мы можем спроектировать гибкие материалы для электронных устройств, включая датчики и детекторы, которые измеряют очень малые изменения».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!