科學家發現材料選件類為白熱所知對電反之亦然相當意外地正常運行在 nanoscale 以回應在溫度上的變化。
這個發現 - 描述在 2010年 12月 17日，科學的問題 - 是幫助解釋這些材料強烈的熱電回應的新的 「相反方向」相變。 它可能也幫助科學家識別其他有用的 thermoelectrics，并且可能促進他們的在獲取作為熱丟失的能源的應用，例如，在汽車和工廠尾氣。
科學家 - 從美國能源部 (DOE) Brookhaven 國家實驗室、哥倫比亞大學、 Argonne 國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、西北大學和瑞士聯邦技術研究所 - 學習線索 chalcogenides (與碲、硒或者硫磺配對的線索) 使用最近給他們 「的可用的實驗技術和理論上的途徑看見」和各自的原子模型行為在 nanoscale，或者大約儀表的 billionths。 使用那些工具他們能觀察在無形基本的排列上的細微的變化對結構常規探測。
要瞭解相變科學家被觀察，認為氣體的每天回應像然後凍結的蒸汽的冷卻形成液體水，形成固定的冰。 在每個案件，原子經過結構上的重新整理的某種表單，在 Brookhaven 實驗室和工程哥倫比亞大學的學校解釋科學文件的西蒙 Billinge、物理學家和應用科學和主要作者。
「有時，進一步冷卻將導致進一步結構上的轉移： 在水晶的原子重新整理或變得偏移降低整體對稱」， Billinge 說。 發展的在冷卻的這樣局限化的基本畸變是正常的，他說。 「什麼我們在線索 chalcogenides 發現了是這個相反的工作情況： 在低溫，沒有基本位移，加溫，位移出現!」
技術科學家過去常常觀察此 nanoscale 基本活動是 X-射線遠見的高科技版本，幫助由對結果的數學和計算機分析。 首先線索材料做以在西北大學的一種被淨化的粉末形式。 然後科學家砲擊了與二种的範例射線 - 在先進的光子來源的 X-射線在 Argonne 和中子在洛斯阿拉莫斯的 Lujan 中子散射中心。 探測器收集關於這些射線如何的信息分散這個範例導致指示原子的位置和排列的繞射圖。 對使用計算機程序的數據的進一步數學和計算分析被開發在 Brookhaven 和哥倫比亞允許科學家塑造和解釋什麼發生在溫度的範圍的基本級別。
Brookhaven 物理學家埃米爾 Bozin，本文的第一個作者，是注意在數據的多的個工作情況的第一个，并且他工作得頑強證明它是新的事而不是數據人工製品。 「如果我們查看平均結構，我們不会觀察此作用。 對基本對分佈函數的我們的分析產生我們一個更加局部的觀點 - 從一個特殊原子的距離到其最近的鄰居 - 而不是這個平均數」， Bozin 說。 這個詳細的分析表示，作為物質獲得的取暖器，這些距離在 - 表明的一微小的等級 - 大約 0.025 毫微米更改各自的原子變得偏移。
科學家做動畫說明這些位移誕生在熱化。 在它，位移由箭頭表示指示原子的更改的取向，當他們反覆翻轉，或者動搖，像微小的偶極。
根據科學家，它 是關鍵的對材料的能力對白熱到電的此任意翻轉的工作情況。
「任意地翻轉的偶極通過材料在相似情況下妨礙熱的移動通過雜亂木頭移動比結構樹在行是更難的排隊的順序的蘋果園」， Billinge 說。 「此低導熱性允許大溫度差在範例間被維護，對熱電屬性是關鍵的」。
當材料的一個端與熱聯繫 - 時请說，在排氣系統車這個梯度將造成載流子在熱電材料 (即，電子) 從熱端散開到冷端。 獲取此熱量地導致的電流能放置 「廢」熱到使用。
因為它鏈接對動搖的偶極的存在的好熱電回應此研究可能幫助科學家搜索與例外屬性的其他熱電材料。
「我們的下一個步驟搜索顯示此新穎的相變的新的材料，并且查找此工作情況的其他結構上的簽名」， Billinge 說。 「允許我們探查 nanoscale 結構的新工具對此研究是重要的。
「複雜材料的這樣研究在 nanoscale 的把握這個關鍵對我們尋求解決在能源的問題的許多變化的技術突破，健康和這個環境」。
來源： http://www.bnl.gov/