Ett internationellt vetenskapligt team, som inkluderade forskare från Kina, Israel, England och Ryssland, har utvecklat en ny metod för att mäta kristallernas respons på det elektriska fältet. Studien, utförd vid European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), publicerades i Journal of Applied Crystallography och dök upp på omslaget till oktobernumret. Denna metod kommer att hjälpa till att implementera nya och förbättra befintliga funktionella material.

"Studien är tillägnad kristallina material (ferroelektriska), som används i en mängd olika enheter från ekolod för ubåtar till element i ultraljudsdiagnostiska enheter, "sade forskaren Dmitry Chernyshov från de schweizisk-norska strållinjerna vid ESRF och avdelningen för fysisk elektronik i SPbPU. Han betonade att förbättring av egenskaperna hos sådana material är en extremt viktig vetenskaplig uppgift.

Forskaren sa att detaljerade tredimensionella spridningskartor samlades in under synkrotronförsöken vid ESRF. Dessa kartor innehåller detaljerad information om kristallens struktur och dess reaktion på det elektriska fältet. Nästa, en matematisk metod uppfanns för att extrahera relevant information från sådana kartor. Kristallerna som studerades placerades i en speciell cell för applicering av elektriskt fält. Cellen utvecklades av alumnen vid St Petersburg Polytechnic University Tikhon Vergentiev som en del av hans doktorsexamen. projekt under sin praktik på ESRF.

Kristallernas struktur kan beskrivas i olika rumsliga skalor. Det är möjligt att beskriva strukturen på atomnivå eller i nivå med stora block av atomstrukturen (domäner, gränser mellan domäner, strukturella defekter). När de yttre förhållandena ändras (temperatur, tryck, etc.), alla komponenter i strukturen reagerar olika. Forskargruppen studerade materialets reaktion på ett elektriskt fält i dess atom- och domänstrukturer.

"Inom ramen för ett experiment, vi kunde se hur de olika nivåerna i den strukturella hierarkin reagerar på yttre påverkan. Om vi ​​mäter och beskriver svaret på enskilda komponenter i ett komplext system, liksom deras interaktion, det kommer att vara möjligt att rationellt styra strukturen och egenskaperna hos sådana material, sa Dmitry Chernyshov.

Författarna till studien förväntar sig att de erhållna resultaten kommer att krävas av ett brett spektrum av specialister. Det kommer att hjälpa kemister att justera den kemiska sammansättningen och kristallstrukturen, och materialforskare kommer att använda nya verktyg för att manipulera de stora strukturblocken, domäner (domänteknik). Enligt forskare, detta kommer att leda till förbättringar av egenskaperna hos material som används i ultraljudsdiagnostik.