Een team van onderzoekers uit China, de VS en Australië hebben een voorbeeld gevonden van de vorming van concentrische cirkelvormige polarisatiebanden in een ferro-elektrisch polymeer. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep beschrijft de creatie van draaikolken op nano- en microschaal en mogelijke toepassingen voor de resulterende toroidale texturen in hun materialen. Lane Martin met de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft een Perspectives-stuk gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer waarin het onderzoek naar het maken van kleine draaikolken en het werk van het team aan deze nieuwe inspanning wordt geschetst.

Zoals Martin opmerkt, eerder onderzoek heeft aangetoond dat wervelende structuren zijn gezien in magnetische materialen, maar men geloofde dat soortgelijke structuren niet mogelijk zouden zijn met ferro-elektrische materialen - dit komt omdat hun polarisatie zo sterk gebonden is aan een rooster.

Onlangs, andere onderzoeksteams meldden dat door hun elastiek te beheersen, gradiënt en elektrische energieën, ferro-elektrische materialen konden een toestand innemen waarin geen enkele energie het materiaal domineerde. Ze ontdekten dat functies op nanoschaal kunnen worden bereikt die ooit in dergelijke materialen voor onmogelijk werden gehouden. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben dit onderzoek uitgebreid om materialen te creëren met concentrische cirkelvormige polarisatiebanden in een ferro-elektrisch polymeer. De onderzoekers merken op dat ze eruitzien als kleine doelwitten.

Om de ringkernstructuren te creëren, de onderzoekers werkten met het polymeer P(VDF-TrFE). Ze gebruikten een smelt-herkristallisatieproces dat resulteerde in de vorming van ringvormige banden met wat de onderzoekers omschrijven als een gerimpelde topografie. Studie van het proces toonde een grote spanning die resulteerde in concurrentie tussen de drie energietypes, resulterend in een concentrische roterende structuur. De structuur bleek ook toroidaal te zijn. De onderzoekers merkten op dat hoewel sommige superroosters zijn waargenomen met topologieën op de schaal van 10 nm, degenen die ze aan het maken waren, waren op de schaal van 100 tot 1000 nm.

De onderzoekers ontdekten ook dat het materiaal op verrassende manieren reageerde wanneer het werd onderzocht. Ze vonden, bijvoorbeeld, dat er een continue rotatie was van de torusvormige structuren die loodrecht op de polymeerketens stonden - maar parallel daaraan, er was een relaxor-achtige reactie.

© 2021 Science X Network