Ученые «скрестили» кристалл и аморфное вещество

Для его создания исследователи использовали соседей по таблице Менделеева

© AP Photo/Ted S. Warren

Исследователи из США создали необычный материал, который сочетает в себе свойства кристаллов и аморфной материи и при этом может преобразовать тепло в электрический ток. Результаты исследования опубликовал научный журнал Joule.

«Наш материал не уступает в эффективности классическим термоэлектрическим генераторам. Гораздо важнее, что подобную производительность он показывает, не будучи чистым кристаллом, отличие от всех остальных материалов, которые преобразуют тепло в электричество. Залогом этого успеха служит его уникальная атомная структура», – рассказал один из разработчиков, доцент Университета Клемсона (США) Цзянь Хэ.

В зависимости от того, насколько упорядочены атомы внутри твердого вещества, оно может находиться в нескольких разных формах. Например, атомы кристаллов образуют особую периодическую структуру – кристаллическую решетку, – которая повторяется по всей протяженности кристалла. Атомы аморфных веществ (например, стекла) распределены хаотично, поэтому их физические и химические свойства отличаются от характеристик кристаллов.

К примеру, электрическое сопротивление и прочность аморфных форм металлов выше, чем у кристаллических. Также они хуже проводят тепло и поддаются механической или металлургической обработке.

Экспериментируя со смесями из атомов элементов, занимающих соседнее положение в таблице Менделеева, Хэ и его коллеги создали новую форму твердого вещества, которая представляет собой нечто среднее между аморфным материалом и кристаллами.

Ученые выбирали именно соседей по таблице Менделеева, поскольку у подобных веществ, – к примеру, серы и теллура, меди и серебра, – схожие химические свойства, но достаточно разные размеры атомов. Последнее сильно влияет на то, как устроены кристаллы, в которых есть себе те или иные элементы.

Исследователи изучили, как будет устроено соединение, состоящее из двух подобных пар элементов. Оказалось, что при определенных условиях эта смесь превращается в уникальную гибридную структуру, которая одновременно обладает некоторыми свойствами и кристаллов, и аморфных веществ.

Изучая эти характеристики, авторы работы обнаружили, что по термоэлектрическим свойствам этот гибридный материал не уступал большинству существующих кристаллов. Дальнейшее изучение свойств этого материала, как надеются Хэ и его коллеги, поможет открыть другие необычные характеристики, пригодные для решения практических задач.

Источник https://nauka.tass.ru/nauka/11172915

Примечание автора блога: в будущем материаловедам придётся научиться управлять элементами атома, например уметь управлять запуском электронов на орбитах атомов однослойных материалов в совершенно разных режимах, от группового старта до совершенно непредсказуемых вариантов.

Ибо именно этот слой и будет частью рабочей оболочки Космических Летательных Аппаратов будущего.