science >> Wetenschap >  >> Chemie

Een alternatieve route voor het bestuderen van de intrinsieke eigenschappen van vastestofmaterialen

Microschaalapparaat vervaardigd van polykristallijn TaGeIr:(a) scanning-elektronenmicroscopie van gesynthetiseerd specimen met enkelfasige regio's van TaGeIr (oranje rechthoeken), (b) microschaalapparaat voor weerstandsmeting, en (c) weerstandsgegevens, onthullende halfgeleidende aard van TaGeIr. Krediet:MPI CPfS

De fysische en chemische eigenschappen van intermetallische verbindingen worden bepaald door de werkelijke structuur van gesynthetiseerde materialen en worden sterk beïnvloed door de structurele onvolkomenheden, bijv. deformatie, dislocaties, en aanwezigheid van vermengingsfasen. Dit leidt tot inconsistente rapporten voor bekende en uitgebreid bestudeerde materialen.

Onder dergelijke verbindingen is TaGeIr, die kristalliseert met de MgAgAs-structuur. Om de oorsprong van tegenstrijdige berichten over TaGeIr te begrijpen, wetenschappers van MPI CPfS en Northwestern University onderzochten de afwijking van de kristalstructuur van het ideale MgAgAs-model, mogelijkheid van off-stoichiometrie (aanwezigheid van homogeniteitsbereik), impact van de syntheseroute op de werkelijke structuur, evenals metallografische kenmerken van TaGeIr.

Als resultaat van deze uitgebreide studie, de aanwezigheid van minderheidsfasen (als gevolg van de fase-evenwichten in het ternaire systeem en niet volledige homogenisatie, zelfs niet door lange thermische behandeling) in TaGeIr-monsters bleek te resulteren in extrinsiek metallisch gedrag, evenals in het uiterlijk van supergeleiding bij lage temperaturen. Om intrinsieke eigenschappen van TaGeIr te bestuderen, de fabricage van apparaten op microschaal werd toegepast, en het halfgeleidende gedrag van TaGeIr werd definitief vastgesteld.

De halfgeleidende eigenschappen van TaGeIr komen overeen met elektronische bandstructuurberekeningen, het onthullen van het bestaan ​​van de bandgap alleen in het geval van een MgAgAs-type structuur met iridium-atomen op een heterocubische plaats. Dit laatste komt overeen met studies met enkelvoudige kristaldiffractie.

Het onderzoek aan het Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (MPI CPfS) in Dresden heeft tot doel nieuwe materialen met ongebruikelijke eigenschappen te ontdekken en te begrijpen.

In nauwe samenwerking, scheikundigen en natuurkundigen (inclusief scheikundigen die werken aan synthese, experimentatoren en theoretici) gebruiken de modernste instrumenten en methoden om te onderzoeken hoe de chemische samenstelling en rangschikking van atomen, evenals externe krachten, invloed op de magnetische, elektronische en chemische eigenschappen van de verbindingen.

Elektronische toestandsdichtheid van geoptimaliseerde TaGeIr-modellen met Ir, Ge- en Ta-atomen op heterocubic 4c Wyckoff-site met overeenkomstige atomaire rangschikkingen. Krediet:MPI CPfS

Nieuwe kwantummaterialen, fysische fenomenen en materialen voor energieconversie zijn het resultaat van deze interdisciplinaire samenwerking.