Piezoresponse الميكروسكوب فرقة (PFM) -- مقدمة والمبادئ والجوانب الآلي المجهري للقوة من قبل Piezoresponse NT - MDT

الموضوعات التي تغطيها

مقدمة
المبادئ والجوانب الآلي للقوة Piezoresponse المجهري (المجنحة)
المبادئ الأساسية للالمجنحة
تاريخ المجنحة
الابتدائية نظرية المجنحة
آلية التباين في القوة الميكروسكوب Piezoresponse
في اقتناء التحف المجنحة
الزخرفه والاستقطاب والذاتي ، عن طريق الجمعية المجنحة
وPiezoresponse Pseudoferroelectricity في أكسيد الزنك
الميكانيك الكهربائي من النظم البيولوجية
دراسات المواد النانوية Multiferroic
الاستنتاجات

مقدمة

Ferroelectrics هي فئة فرعية من piezoelectrics ، وهي المواد التي تشوه تجربة الميكانيكية تحت الجهد المطبق أو فرض بموجب القوة الميكانيكية. Ferroelectrics المعرض مجموعة واسعة من الخصائص الفنية ، بما في ذلك الاستقطاب الكهربائية العالية وتحويل ، الكهربائية الضغطية القوي ، وارتفاع النشاط غير الخطية البصرية ، pyroelectricity المعلقة ، والسلوك ملحوظا عازلة غير خطية. هذه الخصائص هي التي لا غنى عنها للتطبيقات في العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الاستشعار ، والمشغلات ، وكاشفات الأشعة تحت الحمراء ، الميكروويف والمرشحات ، في الآونة الأخيرة ، غير متقلبة الذكريات ، على سبيل المثال لا الحصر. نتيجة لهذا المزيج الفريد من خصائص الباحثين والمهندسين وقد تم التركيز على تصور المجالات متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف (المناطق مع اتجاه الاستقطاب فريد) على مستويات مختلفة.

جلبت التطورات الحديثة في مجال تجميع وتصنيع ferroelectrics المتناهية الصغر والنانوية لظواهر الحياة المادية والأجهزة الجديدة التي تحتاج إلى دراسة وفهم في هذا النطاق. كما أبعاد الهيكل هي أصغر فأصغر ، ferroelectrics المعرض حجم تأثير واضح يتجلى في انحراف كبير من خصائص المنخفض هياكل الأبعاد من النظير بهم بالجملة. تم تعديل كبير في هذا المعنى ، ferroelectrics تتشابه المواد المغناطيسية حيث لا يمكن إهمال الطاقة السطح بكميات صغيرة وبعيدة المدى تفاعل ثنائي القطب في هندستها مخفضة. الأمر يعتمد أيضا على ما إذا كان إنحصرت متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف في واحدة وسنتين ، جميع الهياكل أو threedimensional.

بعد التحدي التصغير ، مطلوبة تقنيات جديدة لتقييم الخصائص وكهرضغطية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف مع القرار ، وارتفاع النانوية في نهاية المطاف. قضايا جوهرية كثيرة في هذه الأيام التي يتعين معالجتها مثل تأثير الهندسة الحبس على خصائص متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف وكهرضغطية ، والعلاقة بين piezoresponse المحلية والخصائص العيانية ، فضلا عن آليات التحول مجهرية من الاستقطاب والاستقرار وتدهور المجال ، بما في ذلك ظواهر الاستقطاب في الواجهة.

تطبيقات النانو وراء الرواية ، ويهيمن على وظيفة في كثير من الأحيان من الأفلام متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف ، والسيراميك الكريستالات ، وحتى واحد عن طريق بلورات العيوب التي تكون بمثابة مراكز التنوي وتعلق على الجدران المجال ، وبالتالي تتحرك تحديد piezoresponse. بالإضافة إلى ذلك ، خصائص فريدة من الكهروميكانيكية ferroelectrics relaxor (مع مواد عازلة السلالة العملاقة والثابتة) تنشأ من تفاعل مع المواد الكيميائية والاستقطاب تهمة الاضطراب على مقياس النانومتر. أخيرا ، هناك فئة جديدة من multiferroics حيث يقترن الاستقطاب للمغنطة على المستوى المحلي.

لمعالجة الآليات الأساسية التي تقوم عليها وظيفة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف للمواد وأجهزة وهياكل المجال والتطور في ظل انحياز لا بد من درس في المقاييس الصغيرة ومتناهي الصغر. التطور السريع للالمسح المجهري التحقيق ، وبخاصة Piezoresponse الميكروسكوب فرقة (PFM) أسفرت عن تقدم رائع في هذا المجال كما سيتم تسليط الضوء أدناه بعد وصف موجز للطريقة.

المبادئ والجوانب الآلي للقوة Piezoresponse المجهري (المجنحة)

المبادئ الأساسية للالمجنحة

و المجنحة هو النهج القائم لبحث خصائص بيزو ومتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف في النانو على الترابط القوي بين الاستقطاب وdispacement الميكانيكية. على ما يبدو ، لا يمكن معالجتها من خلال تطبيق اقتران حقل المترجمة للغاية الكهربائية للمواد ، ويحقق في الدقيقة السطحية الناتجة عن النزوح مع دقة بيكو متر (الشكل 1).

الشكل 1. يقاس التخطيطي للالميكروسكوب Piezoresponse ترتيب القوة حيث يتم تطبيق كل من ميلان والفولتية العاصمة إلى الطرف الممعدنة والنزوح عبر أسلوب فؤاد الميكانيكية التقليدية.

المشتركة فؤاد يوفر منصة مثالية لدراسة piezoeffect المحلية بسبب ارتفاع القرار الرأسي والتوطين عالية من الحقل الكهربائي في الوصلة ما بين الطرف المعدنى والسطح. وبالتالي ، المجنحة هو وضع الاتصال AFM التي يمكن للموصل كهربائيا منحازة فؤاد يستخدم تلميح وتحقيقا للاقتران الكهروميكانيكية المحلي من خلال تأثير كهرضغطية العكس. بشكل ملحوظ ، وتشكيل آلية أساسية في صورة PFM مكمل للقوة على أساس فؤاد أساليب (تطبيق القوة ويقاس انحراف الطرف) والمسح الضوئي نفق المجهر (STM) (يتم تطبيق التحيز ويقاس الحالي).

تاريخ المجنحة

بعد اختراع STM و فؤاد ، والأمثلة الأولى على قياس التشوه الناجم عن التحيز بسبب الكهربائية الضغطية مع التحقيق الذي تجريه المسح في عام 1991 حيث تمت دراسة piezoresponse باستخدام المجهر STM والصوتية. لاحقا ، ورقات الأولى على قياسات كهرضغطية ومتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف التصور المجال عن طريق فؤاد ظهرت. بعد هذه النتائج سلسلة من الرواد قد تم الحصول عليها من قبل تاكاتا وآخرون (باستخدام التصوير المجهري السلالة عبر نفق الصوتية) ، فرانك وآخرون ، وآخرون كولوسوف Gruverman وآخرون. والعمل مع Gruverman المؤلفون المشاركون أهمية خاصة لأنها أثبتت التصوير والتبديل في ferroelectrics المشتركة ويسك 'Piezoresponse' الشروط و" المجنحة "التي أصبحت الآن القياسية. في السنوات ال 15 الماضية ، PFM أصبح أداة رئيس الوزراء لدراسة خصائص والدينامية للمواد متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف ، كما يتضح من عدد من الكتب الحديثة والاستعراضات.

الابتدائية نظرية المجنحة

في المجنحة ، يتم تطبيق الجهد لطرف وموصل

V = V _{DC غيض} + V _AC كوس (ωt)

هنا V _DC هو التحيز العاصمة (تبديل التحيز) ، والخامس هو التحيز _AC ميلان (سبر التحيز) وω هو التردد التحيز AC (القيادة التردد). كما العينة يوسع وعقود بسبب تأثير كهرضغطية العكس ، ويتم رصد انحراف طرف باستخدام قفل في مكبر للصوت بحيث غيض التذبذب

A ₀ = A + A _1ω كوس (φ + ωt)

₀ حيث A هو تشريد سطح ثابت وφ هي مرحلة التحول بين _ميلان الخامس الجهد القيادة والتشوه الناجم عن الجهد _و1ω د = ₃₃ ^{EFF V _AC} + (∂ C / ∂ ض) (V _DC -- V ₅₎ V _AC . المصطلح الأول هو الصحيح piezoresponse بسبب تشوه كهرضغطية المحلية التي وصفها فعالة piezocoefficient ^EFF ₃₃ د والثاني هو مصطلح التشوه التي تسببها الكهرباء المحلية على حد سواء مباراة محلية وغير محلية stress.20 ماكسويل لتقف على السطح وإمكانات هو C في مجموع capaciatance النظام ناتئ عينة.

و PFM السعة يوفر معلومات حول حجم اقتران الكهروميكانيكية المحلية ، في حين أن PFM يعطي صورة المرحلة المحلية اتجاه الاستقطاب. عادة ما يكون القرار التصوير من المجنحة هو أقل من 10-30 نانومتر ~ يتم تحديدها من نصف عرض الحائط في مجال مختلط PFM إشارة ، والعلاقات العامة = A _1ω كوس (φ) التي تستخدم في الغالب لتوصيف (φ هو الأثير قريبة من 0 الى 180 درجة مئوية أو درجة فهرنهايت). ويقتصر هذا القرار من جانب طرف منطقة الاتصال عينة (تحديد أبعاده من قبل دائرة نصف قطرها من قمة الحافة) ، على الرغم من آليات إضافية لتوسيع نطاق التفاعلات مثل الكهرباء وتشكيل الرقبة السائل في مفترق طرف سطح ممكنة.

آلية التباين في القوة الميكروسكوب Piezoresponse

وعلى النقيض من آلية الكشف عن أنماط المجال متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف مع PFM يستند على حقيقة أن المواد كهرضغطية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف هي بالضرورة. أساسا ، وناتئ ينفذ ثلاثة أنواع من التشريد : (ط) انحراف الرأسي نتيجة لقوة خارج الطائرة بسبب د ₃₃ ^EFF معامل ، (ب) الالتواء (الناتجة عن القص piezocoefficient ^EFF ₁₅ د ) ، و (ثالثا) من التواء في التفاعل مع السطح عندما أعمال القوة في الطائرة على طول محور ناتئ. ويشار إلى أن النوع الأول من التشوهات على أنها خارج الطائرة (أو العمودية المجنحة القياسات ، أو VPFM).

إذا كان الاستقطاب وتطبيق الحقل الكهربائي موازية (الشكل 2A) ، وتشوه الصورة الإيجابية (التوسع) وpiezoresponse الإشارة في مرحلة مع _ميلان الخامس. على العكس من ذلك ، إذا كان الحقل الكهربائي هو تطبيق عكسي التوازي إلى عفوية الاستقطاب ، وهذا يسبب كهرضغطية للتعاقد مع خفض يترتب على ذلك من ناتئ (الشكل 2B). وتحول الحقل الكهربائي وإشارة piezoresponse في المرحلة بنسبة 180 درجة. وبالمثل ، يمكن استنتاج اتجاه الاستقطاب للحبوب في الطائرة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف الاستقطاب من خلال معامل (القص) ذات الصلة كهرضغطية د ₁₅ ^EFF (الشكل 2C ، د). في هذه الحالة ، فإن الحقل الكهربائي تطبيقها يؤدي إلى تشوه القص من الحبوب ، والتي يتم نقلها عبر قوى الاحتكاك لحركة الالتواء للتعزية. وسوف تكون هذه القياسات الرمز مزيد من الطائرة في (أو الجانبية المجنحة ، أو LPFM) القياسات.

نظرا لعدم التماثل ناتئ ، لا يمكن إلا أن الاستقطاب في اتجاه محور ناتئ يتم تسجيلها من قبل الدورية فعليا عينة من 90 درجة على طول محور ض وتكرار القياس في الطائرة. من خلال الحصول على كافة المكونات الثلاثة للإشارة piezoresponse ، فمن الممكن لتنفيذ ما لا يقل عن نصف كمي التعمير التوجه الاستقطاب. ومع ذلك ، يمكن حساب دقيق لاتجاه الاستقطاب إلا إذا عرف كل مكون من مكونات الموترة كهرضغطية. وقد أجريت أول محاولة لربط السعة للإشارة إلى piezoresponse اتجاه الاستقطاب متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف بواسطة Harnagea وPignolet الشكلية ، وقد وضعت تفصيلا في وقت لاحق من قبل وآخرون كالينين. ويجب أن يتم إجراء تحليل دقيق للحركة فيما يتعلق ناتئ توجهها بالنسبة الى محاور البلورات من العينة ، والسماح لإسناد واضحة التباين المجال لوحظ أن القوى المحركة. في حالة المواد المركبة والمخلوطة مع البوليمر متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف أو جزيئات المواد المختلطة (العضوي غير العضوية) واقتربت هذه المشكلة من خلال معرفة سلوك الكهروميكانيكية كل مكون.

الشكل 2. تأثير كهرضغطية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف في التحقيق من قبل رباعي المجنحة. (أ) حقل كهربائي محاذاة موازية للعفوية الاستقطاب يؤدي إلى رفع ناتئ بسبب تأثير ₃₃ د (الخروج من الطائرة إشارة). (ب) المحاذاة عكسي التوازي الحقل الكهربائي والاستقطاب التلقائي يؤدي إلى انكماش الرأسي والتوسع الأفقي للمتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف. (ج) و (د) تطبيق حقل كهربائي متعامد على نتائج الاستقطاب في حركة القص بسبب معامل ₁₅ د. هذه الحركة يؤدي إلى تشوه الالتوائية للناتئ إجبار بقعة الليزر على التحرك أفقيا (في إشارة الطائرة).

في اقتناء التحف المجنحة

للأسف لا لبس فيها على فصل من خارج الطائرة ، وقنوات للاستحواذ في الطائرة ليست دائما ممكنة. هذه النتائج في الحديث المتبادل بين كل من قنوات وmisinterpreatation النتائج بصرف النظر عما إذا كان عبر الكلام عن السبب الميكانيكية أو الكهربائية. رغم أن معظم المتاحة تجاريا AFMs يتم توفيره مع برامج قادرة على تعويض أثناء معالجة الصور ، PFM لم يتم تضمين عبر الحديث تصويب. NT - MDT (بالتعاون مع جامعة بون) وضعت الدائرة الالكترونية بسيطة حيث عبر الحديث ويتم التعويض عن طريق معالجة إشارة بسيطة من الإشارات في الطائرة وخارج الطائرة في الحالة التي يكون فيها أي منهما موجودا. النتائج المبينة أدناه توضيح الحالة التي تكون فيها الطائرة إلا في إشارة موجودا. والخروج من الطائرة المجنحة يعوض بالكامل من قبل الدوائر إشارة تعويض.

الشكل 3. Topogaphy (أ) ، الخروج من الطائرة المجنحة (ب) وإشارات في الطائرة المجنحة (ج) من دون (صورة اليمين) مع والمعوض عبر الحديث (الصورة الى اليسار) في نانوتيوب الببتيد FF حيث لا يوجد سوى في الطائرة وينبغي الإشارة ولاحظ (صور المجاملة Bdikin أولا وألف Kholkin ، جامعة أفيرو ، البرتغال).

الزخرفه والاستقطاب والذاتي ، عن طريق الجمعية المجنحة

حاليا ، ويجري البحث لاكتشاف أنواع جديدة من المواد التي يمكن تجميع الأجهزة في أداء فريد. حجر الزاوية في هذه الدراسات هو جهد حثيث الاصطناعية التي تتيح الحرية لتصميم ، بحيث يمكن إنشاء أنواع الهيكلية الجديدة. سؤال بلا إجابة هو كيفية استنباط الأساليب العامة لتجميع وربط الهياكل العضوية والبيولوجية في أداء الأجهزة المستوى الجزيئي. لبلوغ هذه العلاقات المتشابكة الحرجة ، لا بد من تطوير نوع جديد من التجمع السماح إرفاق الأنواع الجزيئية مختلفة على السطح في مواقع محددة سلفا. ويستند النهج الجديد الذي اقترح مؤخرا على تجميع النانو إخراج الاستقطاب (متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف) ذرية على السطح. وكثيرا ما يشار إلى هذا النحو الطباعة الحجرية متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف. ويمكن استخدامها في الواقع الاستقطاب متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف لتجميع مختلف أنواع العضوية وغير العضوية وخلق النانو مع الخصائص للرقابة. كمثال على ذلك ، وتبين لنا هنا أن P (VDF - TrFE) ، والأفلام التي أودعتها سامسونج تقنية انجميور - بلودجيت يمكن استخدامها كقوالب لتجميع الدهون الفوسفاتية المختلفة ، والتي هي المكونات الأساسية لأغشية الخلايا. ويمكن أن يتم على حد سواء عن طريق التصوير والزخرفة المجنحة ، بحيث يمكن خلق أنماط النانو. وقد كشفت هذه من جانب تشكيل متجانسة ومستقرة النقط مدورة بأقطار في حدود 0.5 3μm.

في هذه الطريقة ، ومتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف أفلام البوليمر الاستقطاب من خلال تطبيق الفولتية المختلفة عبر إجراء PFM طرف و PFM الصور تم الحصول عليها ثم تبين للرقابة توزيع الاستقطاب. بعد هذا ، فسفوليبيد (1،2 دى - O - hexadecyl - SN - glycero - 3 - phosphocholine) أودعت جزيئات من الحل. التقليدية المجهري القوة الذرية ثم أجريت تجارب لتقييم الانتقائية في عملية الترسيب. ولوحظ أن عملية ترسب حساس جدا للتركيز من الحل. ولوحظ ترسب أساسا انتقائية عند حدود الاستقطاب حيث الانتقائية وصلت إلى الحد الأقصى لقيمة حوالي 20-40 ٪ (الشكل 4A). ويمكن أيضا للخطوط pospholipid المودعة مباشرة من قبل PFM تلميح كما قلم النانو (الشكل 4B) والاستقطاب يكون عكس أيضا في طبقة فسفوليبيد

الشكل 4. (أ) الاستقطاب يحركها تجميع pospholipids على السطح من الأفلام (VDF - TrFE) ف عبر المجنحة ، (ب) خطوط Pospholipid المكتوبة والمرئية التي PFM و (ج) المجالات متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف writeen على سطح فسفوليبيد / P (VDF - TrFE) الأفلام طبقة ثنائية. مجاملة اليخاندرو هيريديا ايغور Bdikin وأندريه Kholkin (جامعة أفيرو ، البرتغال).

وPiezoresponse Pseudoferroelectricity في أكسيد الزنك

أكسيد الزنك (الزنك) هي معروفة المواد أشباه الموصلات ن من نوع وجود ملحوظ الخصائص الإلكترونية والبصرية مع إمكانات كبيرة لالمتناهية الصغر والإلكترونيات الضوئية. مقاوم للغاية ج المحور المنحى الأفلام أكسيد الزنك هي أيضا من مصلحة للتطبيقات المختلفة كهرضغطية (مثلا أجهزة الاستشعار ، والمشغلات ، ومحولات الطاقة الصوتية عالية التردد ، الخ) وذلك بسبب خصائصها كهرضغطية ملحوظة ومستقرة. في الآونة الأخيرة ، أصبحت مادة أكسيد الزنك في الاختيار للأجهزة حصاد كهرضغطية بسبب سهولة النمو في هندستها وnanorod nanobelt. ومع ذلك ، ليست من خصائص كهرضغطية أكسيد الزنك مفهومة جيدا ، وتميزت ، خاصة في حالة من الأفلام الكريستالات وجود اتجاه مختلطة من الحبوب وضعيفة (إن وجدت) أحادية القطب. يعطى مثال على تحقيق مفصل من خصائص كهرضغطية من الأفلام أكسيد الزنك في الشكل. 5. ويتميز كل من الحبوب على النقيض المتصلة معامل كهرضغطية ذات الصلة ، والتوجه الحبوب ، وتأثير لقط من الحبوب الأخرى. باستخدام المجنحة كان من الممكن الحصول على خرائط لسطح كهرضغطية عن طريق قياس الاستجابة في الاتجاهين الرأسي والأفقي 2 متعامد (الشكل 5A - C) ، واستنادا على النقيض من كهرضغطية ، لdeconvolute اتجاه وقطبية كل الحبوب الفردية (الشكل . 5C). للمرة الأولى ، اكتشف متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف مثل التباطؤ في أكسيد الزنك النقي أبعاده (الشكل 5E) مما يثبت خصائصه pseudoferroelectric كما كان متوقعا من قبل Tagantsev مؤخرا.

الشكل 5. الطبوغرافيا (أ) وخرائط كهرضغطية الكريستالات النانوية في الأفلام أكسيد الزنك (قبل الميلاد) التي حصلت عليها ترسيب ليزر نبضية. خريطة القطبية (ج) يمثل الاستقطاب (مع علامة) وتوجيه الفرد من الحبوب في حين أن (ز) يوضح متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف مثل التباطؤ في الأفلام undoped أبعاده. مجاملة ايغور Bdikin وأندريه Kholkin (جامعة أفييرو ، البرتغال).

الميكانيك الكهربائي من النظم البيولوجية

الكهربائية الضغطية التي تنبع من بنية الكريستال غير centrosymmetric خاصية جوهرية لمعظم البوليمرات الحيوية ، بما في ذلك البروتينات والسكريات. وقد لوحظ السلوك كهرضغطية في مجموعة متنوعة من النظم البيولوجية ، بما فيها الأنسجة الضامة ومتكلسة والنباتات ، وعاج ، عظام الخ فهم العلاقة بين الحقول الكهربائية المولدة من الناحية الفسيولوجية والخواص الميكانيكية على المستويات الخلوية الجزيئية ، والأنسجة أصبح الدافع الرئيسي دراسة الكهربائية الضغطية في النظم البيولوجية. الاهتمام يرجع أيضا إلى حقيقة أنه يمكن استخدام المواد الحيوية النشطة pizoelectrically النانو وأجهزة الاستشعار والمحركات والمحولات متوافقة تماما مع البيئة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك ، الاعتماد التوجه القوي للتأثير كهرضغطية المهم للغاية بالنسبة للتحقيق في البنية الهرمية المعقدة في المواد البيولوجية. وقد لوحظ مؤخرا أن الببتيدات العطرية قصيرة الذاتي تجميعها في هندستها وأنبوبي nanscale مع piezoeleffect عالية جدا (مماثلة لتلك التي في ينبو ₃ ، واحدة من مواد غير عضوية محول تستخدم في الغالب). الشكل 6 يعرض صورة طبوغرافية للأنابيب (أ) ، التخطيطي من الاستقطاب وترتيب القياس المجنحة (ب) و PFM النقيض لنانوتيوب الموجهة معاكس حيث ^EFF ₃₃ د (القص) معامل كهرضغطية غير مسؤولة إلا عن اقتران الكهروميكانيكية. ميزة المجنحة ودقة عالية وإمكانية لقياس تأثير كهرضغطية المحلية في هندستها معقدة. نشاط قوي ومتين في كهرضغطية PNTs bioinspired (لم يسبق له مثيل في الماضي) يجعلهم مرشحين واعدة لأجيال المستقبل من nanopiezoelectrics "الخضراء" التي يمكن استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات الطبية البيولوجية والطبية. ومن المتوقع أن هذه الأنابيب النانوية حيويا وجامدة (وكذلك صفائف منه) قد تكون بمثابة عناصر أساسية لمستقبل أجهزة الاستشعار السماح بالاتصال المباشر مع الأنسجة البشرية.

الشكل 6. الطبوغرافيا (أ) ، وترتيب القياس (ب) ، وعلى النقيض من كهرضغطية (ج) في نانوتيوب الببتيد FF (مجاملة ايغور Bdikin Kholkin واندريه ، جامعة أفيرو ، البرتغال).

دراسات المواد النانوية Multiferroic

Multiferroics -- المواد التي لها في الوقت نفسه يأمر المغناطيسية ومتعلق بالعازل الكهربائي الشفاف -- جذب اهتمام كبير الآن على حد سواء بسبب الفيزياء رائعة وتطبيقات واعدة. واحدة من الآليات المقترحة لقيادة ferroelectricity هو حدوث أمر تهمة (CO) في manganites مختلطة جنبا إلى جنب مع dimerization السندات من أجل كسر التناظر انقلاب. معتبرا ان الاستقطاب في هذه المواد الصلبة يمكن أن توجد في أحجام النانو ، Piezoresponse الميكروسكوب القوة يمكن أن تستخدم لدراسة التحيز الناجم عن خصائص متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف سواء أدنى وأعلى مرحلة انتقالية أكسيد الكربون. مثل التحيز الناجم عن ferroelectricity درس عبر المجنحة قد يكون من المهم أيضا لخلق مواد اصطناعية وmultiferroic خلايا الذاكرة. هذه التجارب تساعد على undertand دور تهمة / المدارية والمغناطيسية الكهربائية على الاستقطاب وتقييم طبيعة مصدرا جديدا للmultiferroicity. أجريت مؤخرا على هذه exeriments المعروفة (لوس انجليس ، SR) manganites ₃ ​​MNO المختلطة وبالفعل تم العثور على دولة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف في درجة حرارة الغرفة ، أي أعلى بكثير مما كان متوقعا للمرحلة التحولات أكسيد الكربون. الشكل 7 مثالا على التحيز في الميدان الناجم عن جزيرة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف في "البحر" centrosymmetric manganite. هذا يؤكد أن ارتفاع الحقل الكهربائي يكفي أن كسر التماثل وحمل الدولة القطبية بسبب المنشطات المحلية "الكهربائية" للمادة.

الشكل 7. الجزيرة متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف النانو يسببها تيم المجنحة في لوس انجليس _{0،89 0،11} الأب MNO manganite ₃ (أ) و المغناطيسية piezoresponse الحلقات تظهر عكس الاستقطاب. مجاملة ايغور Bdikin وأندريه Kholkin (جامعة أفييرو ، البرتغال).

الاستنتاجات

أثناء التطبيق الأولي لل المجنحة وكان ذلك أساسا إلى المجالات متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف صورة كبيرة في عدد قليل من المواد متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف هامة ولكنها نادرة جدا ، و PFM يمكن تطبيقها حاليا على مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد بما فيها المواد الحيوية والموصلات الأيونية. خصائص الكهروميكانيكية بالإضافة متأصلة في المئات من المواد غير العضوية (centrosymmetric حتى على نطاق العيانية) ، وكذلك في المواد البيولوجية. تطور PFM يوفر نافذة جديدة في سلوك مجموعة واسعة من المواد. نفس القدر من الأهمية ، فإن التطورات في المجنحة هي جزء من اتجاه أكبر نحو الحل المتطرف مكانية عالية في القياس الكمي للخصائص الكهرومغناطيسي. الآن عدة فئات من الخصائص الفنية بحث في شبه نانومتر القرار. في معظم الحالات يتم تمثيل الخصائص أرقام مفردة واحدة مثل المقاومة ، والموصلية ، وإمكانات السطح ، وكثافة تهمة ، الخ المجنحة هي فريدة من نوعها من حيث أنه يحمل هذه الاستراتيجية في عالم العقارات الموترة المعقدة. تقدم كبير لل المجنحة من المتوقع (وهو أمر ممكن ولكن غير معروف حتى الآن) في مجال المواد والأجهزة الجديدة على اساس لها.

المصدر : NT - MDT شركة
المؤلف : الدكتور اندريه Kholkin (جامعة أفيرو ، البرتغال)

لمزيد من المعلومات عن هذا المصدر ، يرجى زيارة NT - MDT شركة