Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Openbarend de Structuur van het Kristal van Samenstelling Essentieel aan het Geheugen van de Sonar en van de Computer

Published on November 9, 2010 at 6:31 PM

Gebruikend een neutronenstraal als sonde, zijn de onderzoekers bij het Nationale Instituut van Normen werken en de Technologie die (NIST) begonnen de kristalstructuur van een samenstelling te openbaren essentieel aan technologieën die van sonar tot computergeheugen gaan. Hun recente work* verstrekt lang-gezocht inzicht in enkel hoe een wijd gebruikt materiaal van moderne technologie eigenlijk werkt.

De samenstelling is „piezoelectric,“ een materiaal geschikt om één soort energie in een ander-mechanisch tot elektro te veranderen, of vice versa. Lang aangewend in sonarsystemen om correcte golven te ontdekken, meer onlangs is piezoelectrics toegepast in apparaten die minuscuul veranderingen in positie, zoals het hoofd vereisen dat gegevens van de harde aandrijving van uw computer leest.

Piezoelectrics zoals PZT is belangrijk in de bouw van actuators, zoals die gebruikt om gegevens van computers' te lezen harde schijven. Een beter fundamenteel inzicht in PZT kan één dag wetenschappers toestaan om betere piezoelectric materialen van de grond omhoog te creëren. Hoffelijkheid: Foxy Shutterstock/Studio

Voor decennia, de industrie standaard is piezoelectric PZT, een samenstelling geweest die titanium, zirconium, lood en zuurstof bevat. De Kristallen van PZT veranderen een uiterst kleine fractie van een percent in grootte wanneer een correcte golf hen slaat, en thisshape leidt de verandering tot een elektroimpuls. Decennia geleden, ontdekte men dat PZT bij zijn beste presteert wanneer het titanium en het zirconium in ongeveer gelijke aandelen verschijnen, maar niemand begreep werkelijk waarom.

De „theorieën betreffen vaak wat bij de overgangslijn tussen het hebben van een surplus van zirconium en één van titanium gebeurt,“ zegt Peter Gehring van het Centrum NIST voor het Onderzoek van het Neutron (NCNR). „Sommige theorieën stellen voor dat juiste dichtbijgelegen de overgangsstreek, de atomen een speciale configuratie overneemt die bepaalde atomen om zich toestaat vrijer te bewegen dan zij anders kunnen. Maar omdat het moeilijk is geweest om een kristal van PZT te kweken groot genoeg te analyseren, konden wij niet deze ideeën volledig testen.“

Een doorbraak kwam toen de chemici bij de Universiteit van Simon Fraser van Canada erin slaagden om enige kristallen van een paar millimeter in grootte te kweken en hen naar NCNR voor onderzoek met neutron een ver*spreiden-techniek om de posities van individuele atomen in een complexe kristalstructuur te bepalen door de patronen verzonden waar te nemen die door neutronen worden gemaakt die van het stuiteren. Het team, dat ook onderzoekers van de Universiteit van Oxford omvatte, de Universiteit van Tokyo, en de Universiteit van Warwick, kon één van de voorgestelde structuren van PZT definitief uitsluiten.

In Plaats Daarvan, vonden zij dat elk PZT kristalelement dat waarschijnlijk één van twee mogelijke vormen veronderstelt die binnen de grotere kristalserie coëxisteren. Deze vormen worden gedicteerd door chemische samenstelling, en zij kunnen beïnvloeden hoe goed presteert het materiaal op grote schaal. Hun bevindingen stellen ook voor dat de verandering in gedrag dat bij de overgang wordt gezien, eerder dan bij één of ander scherp omlijnd aandeel van zirconium aan titanium geleidelijk aan gebeurt.

Gehring zegt de resultaten een stap zouden kunnen zijn naar het verbeteren van PZT. „Het Bepalen van de structuur zou ons het perspectief kunnen geven noodzakelijk om een piezoelectric materiaal van eerste principes te ontwerpen, in plaats van rond enkel het spelen van en het zien van welk werk,“ hij zegt. „Dat is wat u nodig hebt als u ooit een beter muizeval gaat bouwen.“

* D. Phelan, X. Long, Y. Xie, Z. - G. Ye, A.M. Glazer, H. Yokota, P.A. Thomas en P.M. Gehring. Enig kristalstudie van concurrerende rhombohedral en monocliene orde in lood zirconate titanaat. De Fysieke Brieven van het Overzicht, 8 Nov., 2010, DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.207601

Last Update: 12. January 2012 20:00

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