Физики обнаружили материал, который может быть одновременно проводником и диэлектриком

Ученым хорошо известно, что вода только при особой температуре и давлении может находиться в трех состояниях – лед, жидкость и пар. Это состояние называется тройная точка.

Также известно, что твердая форма вещества многих материалов может иметь множество состояний, но очень трудно определить температуру и давление, чтобы эти три твердых состояния могли стабильно сосуществовать.

Ученые впервые провели точный анализ твердого состояния тройной точки в веществе, называемом двуокись ванадия, которое имеет высокую скорость переключения - как минимум одну 10-триллионную секунды - от состояния диэлектрика до проводника, что может быть пригодно для различных технологий.

"Эти твердые состояния тройной точки очень трудно изучать, поскольку тяжело определить точные связи различных форм твердых состояний", заявил Девид Кобден (David Cobden), профессор физики Вашингтонского Университета.

"В теории, многие тройные точки скрыты внутри вещества, но очень редко исследуются".

Начиная с 1959 года исследователи лаборатории Bell Laboratories открыли способность двуокиси ванадия переопределять положение электронов и переходить из состояния, называемого переход металл-диэлектрик, от диэлектрика к проводнику. Двадцать лет спустя обнаружили, что также существует два различных состояния изоляции.

Новое исследование показывает, что два данных состояния изоляции и состояние проводимости в твердой двуокиси ванадия могут стабильно сосуществовать при температуре 65 градусов Цельсия, плюс-минус десятая часть градуса (65 градусов Цельсия – это 149 градусов Фаренгейта).

Для нахождения этой тройной точки команда исследователей растянула нанопровода двуокиси ванадия и рассматривала их под микроскопом. Команда должна была спроектировать устройство, которое растягивает эти крошечные провода, не порвав их. Такое растягивание позволяло наблюдать и исследовать тройную точку. В ходе исследования выяснилось, что материал проявляет свою тройную точку. При этом к материалу не прилагали какую-либо силу – провода не растягивались или не сжимались.

Исследователи собирались узнать больше о состоянии фазового перехода и постепенно осознали, что тройная точка являются ключом к этому, заявил Кобден. Ученый считает данное исследование как "небольшой, но значительный шаг" в понимании перехода металл-диэлектрик в двуокиси ванадия. Это может привести к созданию новых типов электрических и оптических переключателей, а также к открытию новых свойств подобных материалов.

Источник новости

Теги:

• Новости электроники