به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ محققان دانشگاه ناگویا موفق به سنتز پروسکایت‌های چندلایه‌ای جدید شدند و دریافتند که ویژگی‌های فروالکتریک این مواد بسته به تعداد لایه‌ها تغییر می‌کند. این کشف می‌تواند بهبود بزرگی در توسعه دستگاه‌های الکترونیکی آینده ایجاد کند.
انتظار می‌رود این کشف به‌طور قابل‌توجهی توسعه دستگاه‌های الکترونیکی جدید را به دلیل ویژگی‌های چندگانه این مواد بهبود بخشد. این مطالعه در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است.
پروسکایت‌ها یک کلاس از مواد با ساختار کریستالی مشخص از اکسید‌های کلسیم و تیتانیوم هستند. دستگاه‌های الکترونیکی اغلب از پروسکایت‌ها استفاده می‌کنند، زیرا آنها ویژگی فروالکتریسیته را نشان می‌دهند. فروالکتریسیته به کنترل و تغییر جهت قطبش الکتریکی توسط میدان الکتریکی خارجی گفته می‌شود. این ویژگی پروسکایت‌ها را برای دستگاه‌های الکترونیکی مانند حافظه‌ها، خازن‌ها، عملگر‌ها و حسگر‌ها که از حالت‌های روشن و خاموش استفاده می‌کنند، مفید می‌سازد.
برای بهبود عملکرد و کاهش اثرات زیست‌محیطی این محصولات، محققان در حال توسعه ترکیبات جدید، ساختار‌ها و فروالکتریک‌های بدون سرب هستند. پروسکایت‌ها، به‌ویژه پروسکایت‌های نوع دیون-جاکوبسون (DJ)، در حال تبدیل‌شدن به یک کلاس مهم از مواد در این تحقیقات هستند.
پروسکایت‌های نوع DJ دارای ساختار هشت‌وجهی لایه‌ای هستند که این عدم تقارن لایه‌ها به آنها ویژگی‌های فروالکتریک می‌دهد. ویژگی‌های فروالکتریک به دلیل جابه‌جایی یون‌های مثبت و منفی تحت تأثیر میدان خارجی و همچنین چرخش و کج‌شدن هشت‌وجهی‌ها به دلیل عدم تطابق اندازه‌ها ایجاد می‌شود. این چرخش باعث کاهش تقارن ماده و افزایش رفتار فروالکتریک می‌شود.
مینورو اوسادا از موسسه مواد و سیستم‌های پایدار دانشگاه ناگویا (IMaSS) توضیح داد که محققان پروسکایت‌های لایه‌ای را به دلیل کاهش پایداری ترمودینامیکی با افزایش ضخامت لایه‌ها، به‌عنوان موادی ناشناخته تلقی می‌کنند.
برای غلبه بر این چالش، گروه تحقیقاتی روش جدیدی به نام "روش سنتز قالبی" توسعه داد که امکان ساخت ساختار‌های چندلایه‌ای را با لایه‌بندی یک به یک پروسکایت‌ها و تنظیم هشت‌وجهی‌ها به‌صورت ساخت بلوکی فراهم می‌کند.
اوسادا گفت: «در روش سنتز قالبی، می‌توان تعداد لایه‌ها را با استفاده از یک سیستم سه‌لایه‌ای به‌عنوان ماده اولیه و واکنش با SrTiO۳ به‌صورت لایه‌لایه افزایش داد. با تکرار واکنش، تعداد لایه‌های پروسکایت به‌صورت دیجیتالی کنترل شده و ساختار چندلایه سنتز می‌شود. با اعمال این روش، ما برای اولین بار پروسکایت‌های ۴ و ۵ لایه‌ای را سنتز کردیم.»
به‌طور جالب، وقتی آنها این ماده را آزمایش کردند، مشاهده کردند که رفتار عجیبی از خود نشان می‌دهد؛ به‌طوری‌که ثابت‌های دی‌الکتریک و دمای کوری آن بسته به تعداد لایه‌ها متفاوت است.
اوسادا بیان کرد: «ما دریافتیم که تعداد لایه‌ها نقش مهمی در این سیستم ایفا می‌کند و عملکرد منحصربه‌فردی دارد که هنگام فرد بودن تعداد لایه‌ها به مدل معمولی فروالکتریک مستقیم تغییر می‌کند و هنگام زوج بودن تعداد لایه‌ها به مدل جدید فروالکتریک غیرمستقیم.»
رویکرد آنها فرصت جدیدی برای گسترش دامنه مواد فروالکتریک فراتر از فاز‌های پایدار ترمودینامیکی فراهم می‌کند. این دستاورد انتظار می‌رود به‌طور قابل‌توجهی فضای جستجوی مواد را در توسعه فروالکتریک‌ها گسترش دهد و دستورالعمل‌های مهمی برای توسعه مواد و عملکرد‌های جدیدی که با مواد و فناوری‌های موجود دشوار است، فراهم کند.
انتهای پیام/