Die Forscher haben im Material Binio3 ein überraschendes Phänomen aufgedeckt: Wenn sie bei niedrigen Temperaturen hoher Druck ausgesetzt sind, werden seine gut verankerten elektrischen Ladungen gestört, was zu einem gestörten „Ladungsglas“ -Status führt.
Die Studie ist veröffentlicht in der Zeitschrift Naturkommunikation.
Diese Entdeckung bietet neue Einblicke in die Reaktion von Materialien auf extreme Bedingungen und ebnet möglicherweise den Weg für neue fortschrittliche Materialien mit einzigartigen und nützlichen Eigenschaften.
Binio3, ein Mitglied der Perovskitoxidfamilie, ist bekannt für seine charakteristische Ladungsverteilung und strukturelle Anordnung. Unter normalen Bedingungen hält es eine spezifische säulenförmige Reihenfolge von Wismutionen (Bi3+ und Bi5+).
Wenn der Druck auf 3 Gigapascals erhöht wird, beginnt diese geordnete Struktur „zu schmelzen“, was zu einer Ladungsübertragung zwischen Wismut- und Nickelionen führt. Mit zunehmendem Druck zwischen 4 und 5 Gigapascals und Temperaturen unter 200 Kelvin kollabiert dieses geordnete Muster, was zu einem „Ladungsglas“ -Status führt.
Dieser Zustand ist durch eine zufällige Verteilung der elektrischen Ladungen gekennzeichnet, ähnlich wie bestimmte Materialien unter Druck ihre kristalline Struktur verlieren. Bemerkenswerterweise wechselt Binio3, wenn er unter Druck erhitzt wird, zu einem metallischen Zustand, begleitet von einer Verringerung des Volumens, einem Phänomen, das als negative thermische Expansion bekannt ist.
Solche ungewöhnlichen Verhaltens- und Phasenübergänge zeigen ein einzigartiges Zusammenspiel zwischen Druck, Temperatur und elektrische Eigenschaften.
„Diese Transformationen-einschließlich der Ladungstransfer, der Gebühr von Unverhältnissen und der Ladung Amorphisierung-fassen neue Möglichkeiten für die Gestaltung von Materialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften wie negative thermische Expansion, magnetokalorische Effekt usw.“, sagte Dr. Wei-Tin Chen, einer der führenden Autoren der Forschung.
„Die Fähigkeit, die elektrische Ladungsanordnung durch Druck- und Temperaturschwankungen zu manipulieren, kann zu Innovationen in elektronischen Geräten, Sensoren und anderen Technologien führen, die auf der genauen Kontrolle der Materialeigenschaften beruhen.“
Weitere Informationen:
Wei-tin Chen et al., Druckinduzierte Ladung Amorphisation in Binio3, Naturkommunikation (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-57247-1