Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Mengungkap Struktur Kristal Senyawa Penting untuk Sonar dan Memori Komputer

Published on November 9, 2010 at 6:31 PM

Menggunakan berkas neutron dengan probe, para peneliti yang bekerja di Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) telah mulai untuk mengungkapkan struktur kristal dari suatu senyawa penting untuk teknologi mulai dari sonar ke memori komputer. * Karya terbaru mereka menyediakan lama dicari wawasan betapa banyak bahan yang digunakan teknologi modern benar-benar bekerja.

Merupakan senyawa "piezoelektrik," suatu bahan mampu mengubah satu jenis energi ke lain-mekanik untuk sebaliknya listrik, atau sebaliknya. Lama digunakan dalam sistem sonar untuk mendeteksi gelombang suara, baru-baru piezoelectrics telah diterapkan dalam perangkat yang memerlukan perubahan kecil dalam posisi, seperti kepala yang membaca data dari hard drive komputer Anda.

Piezoelectrics seperti PZT yang penting dalam pembangunan aktuator, seperti yang digunakan untuk membaca data dari hard disk komputer '. Sebuah pemahaman fundamental yang lebih baik dari PZT mungkin suatu hari memungkinkan para ilmuwan untuk membuat bahan piezoelektrik yang lebih baik dari bawah ke atas. Courtesy: Shutterstock / Foxy Studio

Selama beberapa dekade, standar industri piezoelektrik telah dipelajari, suatu senyawa yang mengandung titanium, zirkonium, memimpin dan oksigen. Kristal dari PZT perubahan sebagian kecil dari persen dalam ukuran ketika sebuah gelombang suara pemogokan mereka, dan perubahan thisshape menciptakan impuls listrik. Dekade yang lalu, ditemukan bahwa PZT melakukan yang terbaik ketika titanium dan zirkonium muncul dalam proporsi yang kurang lebih sama, tapi tidak ada yang benar-benar mengerti mengapa.

"Teori-teori yang sering perhatian apa yang terjadi di garis transisi antara memiliki surplus zirkonium dan salah satu dari titanium," kata Peter Gehring dari Pusat NIST untuk Neutron Research (NCNR). "Beberapa teori menyatakan bahwa tepat di dekat zona transisi, atom mengambil konfigurasi khusus yang memungkinkan atom-atom tertentu untuk bergerak lebih bebas daripada mereka dinyatakan bisa. Tapi karena sudah sulit untuk tumbuh kristal PZT cukup besar untuk menganalisis, kami bisa t benar-benar menguji ide ini. "

Terobosan datang ketika ahli kimia di Kanada Simon Fraser University berhasil tumbuh kristal tunggal dari beberapa milimeter dalam ukuran dan mengirim mereka ke NCNR untuk pemeriksaan dengan hamburan-neutron teknik untuk menentukan posisi atom individu dalam struktur kristal yang kompleks dengan mengamati pola yang dibuat oleh neutron memantul dari itu. Tim, yang juga termasuk peneliti dari Universitas Oxford, Universitas Tokyo, dan University of Warwick, mampu pasti mengesampingkan salah satu struktur yang diusulkan dipelajari.

Sebaliknya, mereka menemukan bahwa setiap unsur kristal PZT mungkin menganggap salah satu dari dua kemungkinan bentuk yang hidup berdampingan di dalam array kristal lebih besar. Formulir ini ditentukan oleh komposisi kimia, dan mereka mungkin mempengaruhi seberapa baik bahan melakukan dalam skala besar. Temuan mereka juga menyarankan bahwa perubahan perilaku terlihat pada transisi terjadi secara bertahap, bukan pada beberapa proporsi tajam digambarkan zirkonium ke titanium.

Gehring mengatakan hasil bisa menjadi langkah menuju memperbaiki dipelajari. "Penentuan struktur mungkin memberi kita perspektif yang diperlukan untuk merancang bahan piezoelektrik dari prinsip pertama, bukan hanya bermain-main dan melihat apa yang berhasil," katanya. "Itulah apa yang Anda butuhkan jika Anda pernah akan membangun perangkap tikus yang lebih baik."

* D. Phelan, X. Panjang, Y. Xie, Z.-G. Ye, PM Glazer, H. Yokota, PA Thomas dan PM Gehring. Kristal tunggal studi rombohedral bersaing dan ketertiban monoklinik di titanat zirkonat memimpin. Physical Review Letters, 8 November 2010, DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.207601

Last Update: 13. October 2011 10:30

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit