Perovskieten zijn een soort mineraal en klasse van materialen, en hebben veel aandacht getrokken voor hun potentiële toepassingen voor technologieën zoals die worden gebruikt in zonnecellen. Deze unieke materialen hebben goed geordende structuren en vertonen veel interessante eigenschappen die nuttig kunnen zijn op andere gebieden van de elektronica. Een dergelijke verscheidenheid aan eigenschappen in dezelfde structurele ruggengraat maakt verschillende soorten perovskieten mogelijk, met verschillende eigenschappen, gelijkmatig worden samengevoegd zonder de samenhang van het rooster te verbreken. Het kunnen onderzoeken van de structuren op deze grensvlakken is belangrijk voor onderzoekers die perovskieten bestuderen, maar momenteel gebruikte technieken hebben onvoldoende resolutie of produceren complexe resultaten die zeer moeilijk te analyseren zijn.

Nutsvoorzieningen, Door de Universiteit van Osaka geleide onderzoekers hebben een manier gevonden om perovskietoxide-interfaces met grote precisie en nauwkeurigheid te modelleren met behulp van een nieuwe geautomatiseerde benadering om de juiste structuur uit röntgengegevens te halen. Ze rapporteerden onlangs hun bevindingen in de Journal of Applied Crystallography.

"Het gebruik van typische scanning-transmissie-elektronenmicroscopie op perovskietoxiden vereist dat monsters worden gesneden, die het oppervlak kunnen beschadigen en de resolutie kunnen beïnvloeden, hoofdauteur van de studie Masato Anada zegt. "Oppervlak-röntgendiffractiebenaderingen vermijden deze effecten, maar het analyseren van de gegevens is complex, zo weinig mensen gebruiken deze methode. Onze op Monte Carlo gebaseerde verfijningsmethode biedt een snelle manier om te zoeken naar de meest waarschijnlijke structuur van röntgengegevens, en is veelzijdig genoeg om te worden toegepast op meer variabele interfaces."

Monte Carlo-methoden helpen voorspellen hoe de structuur van een interface er waarschijnlijk uitziet. Door kleine veranderingen aan te brengen, met bepaalde beperkingen, veel verschillende mogelijke structuren kunnen willekeurig worden gesimuleerd.

Door deze techniek toe te passen op de interface tussen perovskieten en gesimuleerde röntgengegevens te vergelijken met echte metingen, kunnen de onderzoekers snel de meest waarschijnlijke perovskietstructuren identificeren.

Ze testten hun nieuwe methode op een gesimuleerde röntgendataset van een realistische interfacestructuur tussen twee soorten perovskietoxiden, en de uiteindelijke structuur verfijnd door hun modellering was zeer dicht bij de werkelijke structuur van de interface.

"Kenmerken van perovskiet-interfaces zijn ideaal voor het testen van bepaalde theorieën in de fysica van gecondenseerde materie en voor het maken van nieuwe soorten elektronische materiaalsystemen, " zegt co-auteur Yusuke Wakabayashi. "Onze aanpak maakt het analyseren van de complexe structurele gegevens van deze interfaces veel gemakkelijker, en het is ook robuust voor ongelijke grensvlakstructuren. Deze aanpak zou nuttig moeten zijn voor iedereen die momenteel deze structuren onderzoekt."