Сегнетоэлектрики – это материалы со спонтанной электрической поляризацией, направление которой «переключается» внешним электрическим полем. Они используются в огромном количестве устройств – от медицинских ультразвуковых излучателей до энергонезависимой оперативной памяти для космических аппаратов.
Особую роль в физике сегнетоэлектрических материалов играют сильно разупорядоченные системы – сегнетоэлектрики-релаксоры, применяемые в устройствах микропозиционирования.
Михаил Таланов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ:
«При поиске новых сегнетоэлектрических материалов с повышенными функциональными характеристиками, мы с коллегами из Российского технологического университета — МИРЭА и Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН при экспериментальном исследовании керамических образцов на основе системы Ba(Ti,Zr)O3 обнаружили удивительную особенность: образцы, отличные по химическому составу, имеют высокие значения параметров размытия сегнетоэлектрического перехода, сопоставимыми со значениями сегнетоэлектриков-релаксоров. Это позволило сделать предположение – причины сильного размытия могут быть связаны с другим механизмом, который не связан с характерным для сегнетоэлектриков-релаксоров композиционным беспорядком».
Ученые провели дополнительные эксперименты, и с помощью методов теории групп Михаил Таланов проанализировал полученные данные, показав, что сильное размытие фазового перехода наблюдается в образцах с специфичной кристаллической структурой, образованной за счет конкуренции смещений двух типов катионов.
«При изменении химического состава образцов в их структуре начинают преобладать смещения определенного типа и размытие ослабевает. То есть, нами обнаружен новый, геометрический по своей сути, структурный механизм размытия сегнетоэлектрического перехода, который обусловлен не композиционным беспорядком (как в сегнетоэлектриках-релаксорах), а особенным внутренним балансом атомных смещений, приводящим к их конкуренции», — заявил Михаил Таланов.
Этот результат расширяет возможности создания новых сегнетоэлектрических материалов, поскольку некоторые из важных для применения свойств, характерных для неупорядоченных систем, могут быть достигнуты в упорядоченных структурах за счет специфического баланса атомных смещений. С практической точки зрения новый механизм может оказаться удобным инструментом для повышения температурной стабильности свойств сегнетоэлектриков.
#НаукаЮФУ #ЮжныйФедеральный
