Ученые обнаружили материал, в котором проявляется «пространственный хаос»

15.09.2019

О том, что некогда будет обнаружен этот феномен, заговорили ещё в середине 80-х годов прошлого века. Однако только сейчас голландским исследователям удалось выявить его в сегнетоэластическом титанате бария. В будущем планируется использовать материал в вычислительных электронных системах.

Photo: Magnus Engø | Unsplash

В лабораторных условиях физики из Нидерландов вели наблюдение за структурным переходом в тонком слое титаната бария. Это кристалл, в котором атомная решетка выстроена симметрично. Внутри каждого домена электрические и магнитные диполи структурно систематизированы и могут быть направлены только вверх или вниз. Но в данном случае всё обстоит сложнее: некоторые домены ячеек не совпадают по форме и несколько вытянуты. Это дестабилизирует кристалл. Самостоятельно он может вернуться в исходное положение, если сформируются такие же домены, которые будут иметь скошенную в противоположном направлении форму. В итоге образуется новый материал с идентичными парами переменных доменов, имеющих фиксированную периодичность.

При нагревании фаза в них изменится, в результате чего поменяются и направление, и периодичность.

Исследователи заинтересовались обстоятельствами, при которых происходят эти изменения. Когда температура возрастает, повышается и энтропия в титанате бария. В связи с этим возникает оппозиция. Ученые нагревали образцы с 25 до 70 °C и наблюдали за фазовым переходом, в результате которого менялось положение доменных стенок. В самом начале процесс идет медленно, какое-то время обе фазы сосуществуют, в этот момент температурный диапазон колеблется от 30 до 50 °C.

Это значит, что тонкоплёночные и нелинейные системы схожи по поведению между собой. То есть, материал при нагревании находится на пороге хаоса, а реакция зависима от исходных условий.

Источник: At the edge of chaos, powerful new electronics could be created