В ЮФУ выявили способ контроля над структурой перовскитов, что позволит синтезировать новые материалы
Перовскиты — редкие минералы, имеющие различные свойства из-за разнообразия атомов в своей кристаллической структуре. В последние годы активно исследуются высокоэнтропийные перовскиты, где в подрешетках находится много разных атомов, что делает их структуру стабильной и интересной для применения в различных областях, таких как хранение энергии и фотокатализ. Ученые ЮФУ провели исследования и поняли, какие условия приводят к упорядочению атомов в структуре перовскита, и как это можно контролировать. Их работа поможет улучшить процесс синтеза материалов с желаемыми свойствами.
Минерал CaTiO3, открытый в первой половине XIX века Густавом Розе и названный перовскитом в честь русского минералога Льва Алексеевича Перовского, дал название и новому кристаллическому классу. Кристаллический класс перовскита является универсальной платформой для создания новых материалов, проявляющих самые разные физические свойства, например, пьезоэлектрические, то есть способность деформироваться при приложении электрического напряжения и создавать электрическое напряжение при деформации.
Это используется, например, для генерации и приема ультразвуковых волн в ультразвуковых исследованиях (УЗИ). Другое свойство – способность накапливать и быстро отдавать электрическую энергию, что используется для создания электрических конденсаторов. Наконец из последних применений – фотовольтаический эффект, то есть возникновение электрического напряжения при облучении видимым светом, что используется в солнечных батареях. Кстати, перовскиты-галогениды используют в солнечных батареях, они дешевле и проще в изготовлении, чем кремниевые, при схожей или лучшей эффективности.
В последние пять лет активно исследуются так называемые высокоэнтропийные перовскиты, в которых в одной или обеих катионных подрешетках находится пять или более различных видов атомов в примерно одинаковых соотношениях. Наличие такого разнообразия и беспорядка в подрешетках приводит к высоким значениям конфигурационной энтропии кристалла, что оказывает стабилизирующее действие на кристаллическую структуру.
Как заявляют эксперты, если упорядочить атомы в них, то можно получить стабильную и интересную для применения в различных областях структуру. Так, высокоэнтропийные перовскиты уже зарекомендовали себя как перспективные материалы для систем запасания энергии и твердооксидных топливных элементов и в фотокатализе.
Такие кристаллы перовскитов (высокоэнтропийные) уже найдены экспериментально, однако условия возникновения атомного упорядочения и типы возникающего порядка до настоящего времени оставались не изучены. В недавнем исследовании ученые Научно-исследовательского института физики ЮФУ Алексей Моцейко и Никита Тер-Оганесян исследовали атомное упорядочение в перовскитах-оксидах для того, чтобы определить при какой температуре оно происходит. Как заявляют авторы работы, экспериментатор, зная состав своего перовскита, может оценить эту температуру с помощью результатов данного исследования. Дальше, выдерживая некоторое время перовскит при температуре ниже или выше температуры упорядочения, можно получить упорядоченный или разупорядоченный образец, а они могут иметь разные свойства.
Таким образом можно управлять свойствами перовскита, изменяя степень атомного упорядочения. «Перовскит относится к кристаллическому классу с общей химической формулой ABХ3. Здесь A и B – металлы, а X – кислород, сера, фтор, хлор, бром или йод. Таким образом, наличие различных сортов атомов в одной или обеих катионных подрешетках A и B часто приводит к возможности возникновения атомного упорядочения по узлам кристаллической решётки перовскита. Степень атомного упорядочения по узлам кристаллической решётки, которой можно управлять, варьируя условия приготовления образца, качественно влияет и на свойства кристалла. Так, например, упорядоченный и разупорядоченный скандо-танталат свинца качественно отличаются по своим диэлектрическим свойствам», – рассказал доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник отдела кристаллофизики НИИ Физики ЮФУ Никита Тер-Оганесян.
В работе команда ученых провела моделирование атомного упорядочения во многих высокоэнтропийных перовскитах, как уже экспериментально полученных, так и ожидающих своего синтеза. Как итог, они разработали метод контроля температуры, который позволил управлять свойствами важнейшего материала – перовскита той или иной структуры. Это открывает дорогу к созданию новых функциональных материалов для энергетики, электроники и другим отраслям промышленности.
«Это позволяет использовать полученные сведения для оценки возможности атомного упорядочения в перовските заданного состава, определения типа возникающего атомного порядка и целенаправленного управления степенью атомного порядка при помощи температурной обработки кристаллов ниже или выше температуры фазового перехода атомного упорядочения», – пояснил Никита Тер-Оганесян. Исследование, результаты которого изложены в Journal of Alloys and Compounds, выполнено при поддержке Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно