Давление помогло превратить проводник в изолятор и обратно — Naked Science
28 июля
Сергей Васильев

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.
Позавчера, 19:09
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

Вчера, 17:21
Илья Ведмеденко

Одной из новинок международного авиационно-космического салона Airshow China 2021 станет разведывательно-ударный БПЛА CH-6. На показанных фотографиях его впервые можно рассмотреть детально.

Позавчера, 12:20
Алиса Гаджиева

Возможно, ценности были спрятаны от грабителей.

22 сентября
Василий Парфенов

Современная Красная планета представляет собой суровую безжизненную пустыню, однако геологические данные показывают, что некогда воды там было едва ли не больше, чем на Земле. Причин, по которым Марс потерял почти все необходимые для развития жизни ресурсы, предлагалось немало. Но теперь ученые обнаружили надежную корреляцию между размерами небесного тела и его способностью удерживать летучие вещества.

Позавчера, 19:09
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

20 сентября
Илья Ведмеденко

20 сентября, в 10:10 (мск), должен состояться запуск ракеты-носителя «Чанчжэн-7» с грузовым кораблем «Тяньчжоу». Старт проведут в рамках программы строительства новой орбитальной станции «Тяньгун».

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: