Onderzoekers van de North Carolina State University hebben een rekenmodel ontwikkeld dat gebruikers helpt te begrijpen hoe veranderingen in de nanostructuur van materialen hun geleidbaarheid beïnvloeden, met als doel de ontwikkeling van nieuwe energieopslagapparaten voor een breed scala aan elektronica te informeren.

specifiek, de onderzoekers waren gericht op de materialen die werden gebruikt om condensatoren te maken - energieopslagapparaten die in alles worden gebruikt, van smartphones tot satellieten.

"Je gebruikt waarschijnlijk duizenden condensatoren in je dagelijkse leven, of je het nu weet of niet, " zegt Doug Irving, corresponderende auteur van een paper over het werk en een universitair hoofddocent materiaalkunde en engineering bij NC State.

Het materiaal waarvan een condensator is gemaakt, heeft invloed op de prestaties. Dus begonnen Irving en zijn medewerkers aan het ontwikkelen van een model om te begrijpen hoe structurele kenmerken in een materiaal de geleidbaarheid van het materiaal beïnvloeden.

"Een van de dingen waar we blij mee zijn, is dat dit model tegelijkertijd naar meerdere ruimtelijke schalen kijkt - en alles vastlegt wat er gebeurt, van de schaal op apparaatniveau tot de nanoschaal, ' zegt Irving.

"Bijvoorbeeld, ons model kijkt naar zaken als defecten en korrelgrenzen, Irving zegt. "Defecten zijn dingen zoals ontbrekende atomen in de structuur van een materiaal, of waar de 'verkeerde' atomen in de structuur zitten. Korrelgrenzen zijn waar verschillende kristallijne structuren in elkaar overlopen. We zullen, ons model bekijkt hoe zaken als defecten en korrelgrenzen de aanwezigheid en beweging van elektronen door een materiaal beïnvloeden.

"Omdat verschillende manieren om een ​​materiaal te verwerken de aanwezigheid en verdeling van zaken als defecten en korrelgrenzen kunnen beheersen, het model geeft ons inzichten die kunnen worden gebruikt om materialen te engineeren die voldoen aan de eisen van specifieke toepassingen. Met andere woorden, we zijn optimistisch dat het model ons kan helpen de kosten van toekomstige condensatoren laag te houden, terwijl ze ervoor zorgen dat ze goed werken en lang meegaan."

De krant, "Invloed van ruimtelading op de geleidbaarheid van nanokristallijn SrTiO ₃ , " is gepubliceerd in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .