Her atom titreşiyor, dinamik düzensiz katı bir malzeme!
Brocade Park: Bu makale fizik / malzeme bilimi içindir
Linkoping Üniversitesi'ndeki teorik fizikçiler, dinamik düzensiz katı malzemelerin bir faz değişiminden diğerine geçiş sürecini hesaplamak için bir hesaplama yöntemi geliştirdiler.Bu, birçok çevre dostu uygulamada kullanılabilen bir malzemedir. Katı malzemeler aslında göründükleri kadar güçlü değildir. Normalde, her atom malzemede belirli bir konuma yakın titreşir. Katı malzemeleri tanımlamak için tasarlanan teorik modellerin çoğu, atomların konumlarını koruduğu ve onlardan uzak durduğu varsayımına dayanır. Ancak iyonik iletkenliği yüksek olanlar ve sadece atom değil, aynı zamanda moleküller olanlar gibi bazı malzemeler için durum farklıdır. Linkoping Üniversitesi'nde teorik fizik alanında doktora öğrencisi olan John Crablin, bize birkaç gelecek vaat eden güneş pili malzemesinin bu tür perovskitler olduğunu söyledi.
Kırık Park-Bilim Popülerizasyonu: Perovskite kristal yapısı ile belirlenir ve farklı formlarda bulunur.Kompozisyon atom veya molekül olabilir. Moleküldeki atomlar titreşecek, ancak tüm molekül de dönecek, bu da atomların hareket genliğinin hesaplamalarda genellikle varsayılandan çok daha büyük olduğu anlamına geliyor. Bu atipik davranışı sergileyen malzemelere "dinamik düzensiz katı malzemeler" denir. Dinamik düzensiz katı malzemeler, çevreye duyarlı alanlarda büyük uygulama potansiyeline sahiptir. Örneğin, iyi iyon iletken malzemeler, piller, yakıt hücreleri ve termoelektrik uygulamalar için katı elektrolitlerin geliştirilmesinde geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Bununla birlikte, materyallerin özelliklerinin teoride hesaplanması zordur ve araştırmacılar genellikle zaman alıcı deneyler kullanmak zorunda kalırlar. Jonas Klarbring, bu tür maddeler ısıtıldığında ve bir faz değişikliğine uğradığında ne olacağını doğru bir şekilde tanımlayabilen bir hesaplama yöntemi geliştirdi.
John Crablin ve hocası Profesör Sergey SMS, bu araştırmanın sonuçlarını Physical Review Letters'da yayınladı. İyi bir iyon iletkeni olarak kabul edilen bir malzeme olan bizmut oksit Bi2O3 üzerinde çalıştılar. Bu oksit bilinen tüm katı maddeler arasında en iyi oksit iyon iletkenidir ve akımı oksit iyonları tarafından yürütülür. Deneyler, düşük sıcaklıklarda düşük iletkenliğe sahip olduğunu, ancak ısıtıldığında bir faz değişimine uğradığını ve yüksek iyonik iletkenliğe sahip dinamik düzensiz bir faz haline geldiğini göstermektedir. Physical Review Letters'da yayınlanan bu makale, bizmut oksidin ilk kez faz geçişini teorik olarak nasıl tanımlayabileceğimizi ve oluştuğu sıcaklığı nasıl hesaplayabileceğimizi anlatıyor.
Bu, yakıt hücrelerinde elektrolit gelişimi için önemli bir teorik temel sağlar.Yakıt hücrelerinde faz değişiminin ne zaman meydana geldiğini doğru olarak bilmek çok önemlidir. Düzenli bir aşamadan başlayarak, bu aşama geleneksel yöntemler kullanılarak iyi tanımlanmıştır. Ardından, düzensiz hareketle başa çıkmak için "termodinamik entegrasyon" adı verilen bir teknik kullanın. Ulusal Süper Bilgisayar Merkezi tarafından yapılan bir dizi kuantum mekaniği hesaplaması yardımıyla, sıralı faz ve düzensiz faz birleştirilir ve teorik hesaplamalar, deneysel materyallerin performansıyla tamamen tutarlıdır. Araştırmacılar şimdi bu yöntemi perovskitler gibi diğer ilginç malzemeler ve lityum iyon iletkenliği yüksek malzemeler üzerinde test etmeyi planlıyor. İkincisi, yüksek performanslı pillerin geliştirilmesiyle çok ilgileniyor. Bu malzemeler hakkında derinlemesine bir teorik anlayışa sahip olduğumuzda, bunları belirli uygulamalar için optimize etme olasılığını artırır!
Boke Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Linkoping Üniversitesi
Referans Dergi Literatürü: "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.121.225702
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
