Известно, что диоксид ванадия демонстрирует несколько конкурирующих фаз, когда выступает как изолятор при пониженных температурах. Однако истинная природа фазового поведения оставалась непонятной, хотя изучение VO2 началось еще в начале 60-х годов прошлого века.
Александр Целев (Alexander Tselev), научный сотрудник Университета Теннесси в г.Ноксвилл (США), работающий в Центре изучения нанофазных материалов Окриджской национальной лаборатории, в сотрудничестве с Игорем Лукьянчуком (Igor Luk'yanchuk) из Университета Пикардии имени Жюля Верна во Франции использовали положения физики конденсированного состояния, чтобы объяснить наблюдаемое фазовое поведение диоксида ванадия, представляющего значительный интерес для оптики и электроники.
Мы узнали, что конкуренция между несколькими фазами полностью зависит от симметрии решетки, – сказал Целев. – Мы также выяснили, что решетка металлической фазы диоксида ванадия, охлаждаясь, может сгибаться в разные стороны, поэтому то, что наблюдали ранее, представляло собой различные типы складывания».
Диоксид ванадия знаменит быстротой и резкостью фазового перехода, который фактически превращает металл в изолятор. Этот фазовый переход возникает при 68 градусах по Цельсию.
Свойства электропроводности делают диоксид ванадия прекрасным кандидатом для множества применений в оптических, электронных и оптоэлектронных устройствах», – сказал Целев. Необычные свойства материала могут быть востребованы в лазерах, датчиках движения и давления, которым пойдет на пользу повышенная чувствительность, связанная с изменением свойств диоксида ванадия. Уже сейчас этот материал используется в инфракрасных датчиках.
В физике вы всегда хотите понять, как работает материал, – сказал Сергей Калинин, старший научный сотрудник Центра изучения нанофазных материалов. – Благодаря учению о термодинамике, можно спрогнозировать поведение материалов при различных внешних условиях».
По мнению исследователей, их теоретическая работа окажет помощь в проведении будущих исследований диоксида ванадия и будет способствовать развитию новых технологий на его основе.
В рамках данной работы ученые развивают предыдущие эксперименты с СВЧ-визуализацией, которые проводились в Окриджской национальной лаборатории. Они показали, как деформация (растяжение) симметрии кристаллической решетки может привести к созданию тонких проводящих проводов в наноразмерных образцах диоксида ванадия.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Американского химического общества Nano Letters. В работе принимали участие Илья Иванов (lia Ivanov), Джон Будай (John Budai) и Джонатан Тишлер (Jonathan Tischler) из ОНЛ (Окрд.нац.лаб.) и Евгений Стрельцов (Evgheni Strelcov) и Андрей Колмаков (Andrei Kolmakov) из Университета Южного Иллинойса.
Рис. 1. Образец диоксида ванадия. Изображение Oak Ridge National Laboratory.
- Источник(и):
-
1. popnano.ru