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Structure cristalline du composé essentiel Révéler au sonar et de la mémoire informatique

Published on November 9, 2010 at 6:31 PM

L'utilisation d'un faisceau de neutrons comme sonde, des chercheurs travaillant à l' Institut National des Standards and Technology (NIST) ont commencé à révéler la structure cristalline d'un composé essentiel de technologies allant de sonar pour mémoire d'ordinateur. Leurs travaux récents * fournit longtemps recherché aperçu à quel point un matériau largement utilisé de la technologie moderne fonctionne réellement.

Le composé est un "piézo-électriques", un matériau capable de changer un type d'énergie en une autre mécanique versa électrique, ou vice. Longtemps employé dans les systèmes de sonar pour détecter les ondes sonores, plus récemment piézoélectriques ont été appliquées dans les appareils qui nécessitent des changements infimes de position, tels que la tête qui lit les données du disque dur de votre ordinateur.

Piézoélectriques PZT comme le sont importants dans la construction d'actionneurs, tels que ceux utilisés pour lire des données depuis les disques des ordinateurs dur. Une meilleure compréhension fondamentale de PZT peut un jour permettre aux scientifiques de créer de meilleurs matériaux piézoélectriques à partir du sol en place. Courtoisie: Shutterstock / Studio Foxy

Pendant des décennies, la norme de l'industrie piézoélectriques a été PZT, un composé qui contient du titane, le zirconium, le plomb et l'oxygène. Cristaux de PZT changer une infime fraction d'un pour cent de la taille quand une onde sonore frappe, et le changement thisshape crée une impulsion électrique. Il ya quelques décennies, on a découvert que le PZT effectue à son meilleur lorsque le titane et de zirconium apparaissent dans des proportions à peu près égale, mais personne ne comprenait vraiment pourquoi.

«Les théories concernent souvent ce qui arrive à la ligne de transition entre avoir un excédent de zirconium et de titane un de», déclare Peter Gehring du Centre de recherche neutronique NIST (NCNR). "Certaines théories suggèrent que tout près de la zone de transition, les atomes prennent une configuration particulière qui permet certains atomes se déplacer plus librement qu'ils ne peuvent autrement. Mais parce qu'il a été difficile à faire pousser un cristal de PZT assez grand pour analyser, nous couldn" t tout à fait tester ces idées. "

Une percée est venue quand les chimistes de l'Université canadienne Simon Fraser, a réussi à croître des monocristaux de quelques millimètres dans la taille et les a envoyés à l'NCNR pour examen par diffusion-un neutron technique pour déterminer les positions des atomes dans une structure cristalline complexe en observant les habitudes prises par les neutrons qui rebondit sur elle. L'équipe, qui comprenait également des chercheurs de l'Université d'Oxford, l'Université de Tokyo et l'Université de Warwick, a été en mesure d'exclure définitivement l'une des structures proposées de PZT.

Au lieu de cela, ils ont trouvé que chaque élément de cristal PZT suppose probablement l'une des deux formes possibles qui coexistent au sein du tableau plus large cristal. Ces formes sont dictées par la composition chimique, et ils peuvent influencer la façon dont le matériau joue sur une grande échelle. Leurs résultats indiquent également que le changement de comportement vu à la transition se fait graduellement, plutôt que dans une certaine proportion nettement délimitées de zirconium pour le titane.

Gehring dit que les résultats pourraient être une étape vers améliorant PZT. "Détermination de la structure pourrait nous donner le recul nécessaire pour concevoir un matériau piézo-électrique à partir des premiers principes, au lieu de simplement jouer et de voir ce qui fonctionne», dit-il. "C'est ce que vous avez besoin si vous allez jamais à construire un meilleur piège à souris."

* D. Phelan, X. Long, Y. Xie, Z.-G. Ye, AM Glazer, H. Yokota, PA et PM Thomas Gehring. L'étude de cristaux simples de la compétition afin rhomboédrique et monoclinique dans zirconate titanate de plomb. Physical Review Letters, 8 novembre 2010, DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.207601

Last Update: 6. October 2011 05:35

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