رسانای فوق یونی لایه ای میزبان ارتعاشات اتمی است که مانند مایعات، شیشه ها و کریستال ها عمل می کند.

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

دانشمندان مؤسسه تحقیقات فلزات (IMR) آکادمی علوم چین به طور مستقیم رفتارهای فونون مایع، شیشه مانند و کریستال مانند را مشاهده کرده اند که در یک جامد کریستالی - رسانای فوق یونی لایه ای AgCrSe2 وجود دارند.

مطالعه آنها که در مجله انجمن شیمی آمریکا در 5 نوامبر منتشر شد، مرزهای مرسوم را در بین رفتارهای دینامیکی کریستال ها، لیوان ها و مایعات به چالش می کشد و شواهد تجربی جدیدی برای یک نظریه یکپارچه انتقال گرما ارائه می دهد.

فونون ها ارتعاشات اتمی جمعی هستند که بر بسیاری از خواص اساسی مواد از جمله رسانایی گرمایی حاکم هستند. در تصویر معمولی، بلورهای کامل دارای شبه ذرات فونون کاملا مشخص هستند، زیرا شبکه‌های اتمی آنها نظم دوره‌ای دوربرد را حفظ می‌کنند. در لیوان ها و مایعات، اختلال ساختاری فونون ها را به شدت مرطوب می کند و حالت های عرضی حتی ممکن است سرکوب شوند.

AgCrSe2 یک رسانای فوق یونی لایه ای با ساختار شبه دو بعدی و یک انتقال ابریونی نزدیک به 475 K است. هشت وجهی به اشتراک گذاری لبه سفت و سخت [CrSe6] یک چارچوب تناوبی پایدار را تشکیل می دهد، در حالی که یون های Ag+ دو مکان بین لایه ای معادل را اشغال می کنند. در زیر انتقال، یون های Ag+ ترجیحا یک مکان را اشغال می کنند. در بالای آن، چارچوب [CrSe6] در دوربرد مرتب باقی می‌ماند، اما یون‌های Ag+ به‌طور تصادفی بین دو محل معادل پرش می‌کنند و ساختار تودرتویی از یک چارچوب شبکه سفت و سخت و یک زیرشبکه بی‌نظم سیال مانند ایجاد می‌کنند.

محققان با استفاده از پراکندگی نوترون غیرالاستیک با وضوح بالا، محاسبات اصول اول و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، پراکندگی کامل فونون تک بلورهای AgCrSe2 را به دست آوردند. آنها دریافتند که رفتار فونون عرضی به طور قابل توجهی با جهت متفاوت است.

برای فونون های عرضی که در صفحه با ارتعاشات اتمی درون صفحه منتشر می شوند، پراکندگی فونون یک ویژگی تودرتو را نشان می دهد که پراکندگی فونون را افزایش می دهد. این پراکندگی تقویت‌شده، همراه با اختلال دینامیکی یون‌های Ag+، ویژگی شبه ذره‌ای این فونون‌ها را سرکوب می‌کند و در نتیجه رفتاری شبیه مایع ایجاد می‌کند.

برای فونون‌های عرضی که در خارج از صفحه با ارتعاشات اتمی درون صفحه منتشر می‌شوند، پراکندگی ناشی از اختلال دینامیکی یون‌های Ag+ انتخابی است. این فونون ها به تدریج با افزایش بردار موج، خصوصیات شبه ذره ای خود را از دست می دهند و رفتار شیشه مانندی از خود نشان می دهند. در مقابل، فونون‌های عرضی که در داخل صفحه با ارتعاشات اتمی خارج از صفحه منتشر می‌شوند، حالت‌های انتشار کاملا تعریف‌شده‌ای را حتی در حالت ابریونیک باقی می‌مانند و رفتار کریستالی‌مانند معمولی را نشان می‌دهند.

اندازه‌گیری‌های هدایت حرارتی روی تک بلورها، هدایت حرارتی بسیار کم و ناهمسانگردی مشخص در انتقال حرارت را نشان می‌دهند، که مطابق با دینامیک فونون میکروسکوپی مشاهده‌شده است.

این یافته‌ها تمایزات متعارف بین حالت‌های ماده در سطح دینامیک شبکه را به چالش می‌کشند و بینش جدیدی در مورد کنترل انتقال فونون ناهمسانگرد در جامدات ارائه می‌دهند.

یوانون فنگ و همکاران، فونون های مایع، شیشه ای، و کریستال مانند در یک جامد کریستالی، مجله انجمن شیمی آمریکا (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c17837

اطلاعات مجله: مجله انجمن شیمی آمریکا

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →