28.07.2021
Сергей Васильев
2 252

Давление помогло превратить проводник в изолятор и обратно

5.3

Ученые обнаружили материал, способный становиться то изолятором, то проводником — в зависимости от приложенного давления.

Круглые ионы Mn окружены частицами дисульфида: слева направо плотность их расположения возрастает
Круглые ионы Mn окружены частицами дисульфида: слева направо плотность их расположения возрастает / ©Dean Smith, Argonne National Lab

Способность материала проводить ток определяется движением свободных электронов, поэтому металлы — хорошие проводники. В изоляторах электроны «зафиксированы» куда прочнее, и, чтобы заставить их перемещаться, требуется больше энергии, чем обычно несет приложенное напряжение. Однако физики из Рочестерского университета и Университета Невады нашли соединение, которое ведет себя совсем нестандартно. Их статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Ашкан Саламат (Ashkan Salamat) и его коллеги изучали проводящие свойства металлических сульфидов, обратив внимание на дисульфид марганца. При обычных условиях это умеренный изолятор. Однако, поместив его на алмазную «наковальню» и создав большое давление, ученые заметили, что вещество перешло в металлическое состояние и резко потеряло прежде высокое электрическое сопротивление. При увеличении давления вплоть до 12 гигапаскалей (около 12 тысяч атмосфер) сопротивление падало в сотни миллионов раз.

При этом дальнейшее повышение давления (до 36 гигапаскалей) переводило к обратному переходу, и MnS2 снова становился изолятором. «Обычно металлы остаются металлами; крайне маловероятно, чтобы их можно было превратить в изоляторы, — говорит Ранджа Диас (Ranga Dias), один из авторов работы. — То, что этот материал переходит от изолятора к металлу и обратно к изолятору, — огромная редкость».

Ученые показали, как большое давление вызывает «переключение» дисульфида марганца в проводящее состояние. В таких условиях отдельные атомы смещаются ближе друг к другу, благодаря чему их внешние электроны могут взаимодействовать и спариваться. В результате в кристаллической решетке возникает пространство, по которому могут двигаться заряды. Наконец, при еще большем давлении решетка становилась слишком «густой».

Авторы подчеркивают, что переходы дисульфида марганца происходят при комнатной температуре и сравнительно умеренном давлении. Как правило, для этого требуется использовать криогенные условия и на порядок более сильное сжатие. Напомним, что, создав давление около 500 гигапаскалей, можно получить даже металлический водород — форму, в которой он существует в недрах гигантских планет.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

25 января
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: