| 0 |
|
С середины XIX столетия ученые знали, что существует 14 основных структур кристаллической решетки материалов (так называемые решетки Браве). Тем не менее, коллектив исследователей из Университета Вандербильта и Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL) в номере Nature Communications за 14 ноября сообщил об открытии абсолютно новой разновидности кристаллического порядка. Получившая название «чередующийся (interlaced) кристалл» она одновременно демонстрирует кристаллические и поликристаллические свойства.
Свое открытие авторы сделали изучая наночастицы сульфида меди-индия (CIS), перспективного полупроводника для использования в солнечных батареях. Структура чередующегося кристалла, как они заявляют, обладает свойствами, делающими ее идеальной для термоэлектрические приложений (т.е. связанных с преобразованием тепла в электричество).
«Мы открыли эту новую форму изучая наночастицы, однако она, по всей вероятности, присутствует в тонких пленках или объемных материалах, но оставалась незамеченной», — считает Сократес Пантелидес (Sokrates Pantelides), заслуженный профессор физики и техники в Вандербильте. Объемный CIS обычно имеет кубическую структуру, но в нанокристаллах решетка оказалась гексагональной, причем с одной субрешеткой, состоящей только из атомов серы, а другой — из индия и меди.
Однако, экспериментально выяснить, что индий и медь тоже образуют упорядоченную структуру, а не зажаты произвольно между плотно упакованными слоями атомов серы, не представлялось возможным. Рентгеновская дифракция, являющаяся стандартным методом определения кристаллической структуры, в данном случае не работала из-за микроскопических размеров кристаллов.
Решающий ответ на этот вопрос дало численное моделирование. Оно показало, что имеется несколько равновероятных вариантов упорядоченного распределения индия и меди, которые более предпочтительны чем хаотическая модель.
Каким образом эти несколько структур могут сосуществовать стало ясно после получения в ORNL изображений наночастиц с атомарным разрешением. На них видно, что все атомы образуют идеальную гексагональную решетку Браве, но атомы индия и меди формируют серию областей, где их взаимное расположение различно. Границы между этими зонами аналогичны границам между зернами в поликристаллические материалах.
Идеальный материал для термоэлектрических приложений должен сочетать низкую тепло- и высокую электропроводность. Проблема заключается в том, что дефекты, локальные напряжения и разрывы на границах зерен в обычных металлах мешают переносу как тепла, так и электронов.
В новом же кристалле, несмотря на наличие «зерен», базовая гексагональная структура не нарушается. «Мы еще не проверяли это, но уверены, что эти материалы имеют высокую электрическую проводимость и низкую температурную ... как раз то, что требуется для термоэлектрики. Эта область теперь открыта для ученых, которые могут изготовлять тонкие пленки и выполнять термоэлектрические измерения», — заявил Пантелидес.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
