Forskere har fundet et materiale, der kan være en isolator og en leder afhængigt af trykket

Et fælles forskerhold fra University of Rochester og University of Nevada opdagede en unik sammensætning, der leder i sig selv, afhængigt af det påførte tryk, er temmelig ikke-standard og kan fungere som et isolerende materiale og i rollen som leder. I dag vil jeg fortælle dig om denne opdagelse.

Runde Mn -ioner er omgivet af disulfidpartikler: fra venstre mod højre øges deres tæthed / © Dean Smith, Argonne National Lab

Leder og isolator, hvad er forskellen

Ethvert materiales evne til at passere en elektrisk strøm gennem sig selv skyldes bevægelsen af ​​frie elektroner. Det er af denne grund, at alle metaller er fremragende ledere.

I isolatorer er elektronerne som sådan "limet ind" i deres kredsløb og for at fortrænge dem fra deres sted, kræves en betydeligt højere spænding, end den normalt er i stand til at levere den anvendte spænding. Men forskere var i stand til at opdage materialet mangandisulfid, der opfører sig både som en isolator og som en leder, afhængigt af hvor meget pres der lægges på det.

Nyt materiale og dets usædvanlige egenskaber

Denne opdagelse blev gjort af A. Salamat og hans kolleger, da de studerede metalliske sulfiders ledende egenskaber. Så når mangandisulfid er under normale forhold, så manifesterer det sig som en moderat isolator.

Først efter at ingeniørerne anbragte materialet på diamanten "ambolt" og skabte et enormt pres og derefter observerede eksperimentet med overraskelse fandt ud af, at det undersøgte materiale gik i metallisk tilstand og dermed næsten øjeblikkeligt mistede sit øgede elektriske modstand.

Med en stigning i trykket til 12 gigapascal (ca. 12.000 atmosfærer) faldt materialets modstand således hundreder af millioner af gange.

Men det mest fantastiske skete derefter. Da ingeniørerne fortsatte med at øge trykket til 36 gigapascal, skete den omvendte overgang, og mangandisulfid (MnS2) blev igen en isolator.

Som R. Diaz, i det overvældende flertal af tilfældene forbliver metaller metaller og omdannes ikke til isolatorer, og det faktum, at MnS2 er i stand til at flytte fra isolator til metal og tilbage, er en unik sag.

Forskere har demonstreret det princip, hvor et enormt pres fremkalder "skift" af mangandisulfid til en ledende tilstand og tilbage.

Så når der påføres tryk, bevæger atomerne sig tættere på hinanden, og det er af denne grund, at deres ydre elektroner er i stand til at interagere.

I løbet af denne begivenhed dannes der et rum i krystalgitteret, gennem hvilket ladninger er i stand til at bevæge sig. Men når trykket stiger endnu mere, bliver gitteret endnu mere "tykt", og elektronerne er igen ude af stand til at bevæge sig.

Forskere understreger også, at mangandisulfid ændrer sin tilstand ved stuetemperatur og ved relativt lavt tryk. Så normalt for en sådan overgang er det nødvendigt at anvende kryogene forhold og en størrelsesorden højere tryk.

Så efter at have dannet et tryk på omkring 500 gigapascal, er det muligt at skabe metallisk brint, som kan være indeholdt i store mængder i tarmene på kæmpe planeter.

Kan du lide materialet? Bedøm det derefter, og glem ikke at vurdere det. Tak for din opmærksomhed!