• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Teadlased valmistasid vesinikuga dopeeritud vanaadiumoksiid-nanojuhtmeid

29.05.2012 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Vanaadiumoksiid (VO2) on teadlastele huvipakkuv materjal, sest on ühtaegu isolaator ning metall ja sobib nii akna kattekile kui optilise lülitite valmistamiseks. Nüüd avastasid Rice’i Ülikooli teadlased uue viisi oksiidi elektriliste omaduste muutmiseks dopeerides materjali vesinikuga.

Kullast elektroodid vanaadiumoksiidi traatidel, mis on inimese juuksekarvast ligi 1000 kõrda õhemad. Vesinikgaasi keskkonnas aurufaas-sadestatud traatidel on huvitavad füüsikalised omadused.

Vanaadiumi leidub muuhulgas karastatud terastes. Metalli oksüdeerimisel moodustuvad kristallid, mis meenutavad pikki ristkülikukujulisi kastikesi. Vanaadiumi aatomid joonduvad kasti äärtesse, moodustades kristallstruktuuri ulatuses pikliku kihtstruktuuri. Üksikus vanaadiumoksiidi kristallis võib taolisi ristkülikuid olla mitu.

VO2 kristallid on piisavalt kõrgetel temperatuuridel head soojusjuhid. „Jahutades materjali temperatuurile 67 K (Kelvin) toimub faasisiire, mis mõjutab ühtaegu metalli struktuuri ja selle elektrilisi omadusi. Vanaadiumi aatomid grupeeruvad paariti nii, et iga paar on teineteise suhtes väikese nurga all, pikki lülisid ei teki. Faasisiire ning sellega kaasneva paardumise taasilmumisel muutub materjal elektrijuhist isolaatoriks,“ märkis teadusajakirjas Nature Technology ilmunud artikli kaasautor Douglas Natelso.

Teistel sarnastel materjalidel on samalaadsed omadused, ent vanaadiumoksiid on harukordne, sest faasisiire toimiub küllaltki kõrgel temperatuuril 67.2 K. Siire toimub enamasti ülikiirelt, vähem kui 10-12 sekundiga. Hiljutistes teadustöödes on nimetatud omadusi hoolikalt uuritud ja rakendatud. 2004. aastal kasutas Londoni teadlaste grupp vanaadiumoksiidi temperatuuritundliku aknaklaasikatte valmistamiseks, mis suutis pealelangevat päikesevalgust jahedamatel päevadel neelata ja soojematel peegeldada. Lisaks töötavad elektroonikainsenerid VO2 põhiste optiliste lülitite arendamisega.

„Eksperimentaalfüüsikas on VO2 huvipakkuv materjal, sest selle füüsikalist olemust veel täiel määral ei mõisteta. Teoreetilised mudelid üksi ei suuda meile vajalikke vastuseid anda, eksperimendid on selleks hädavajalikud,“ mainis Natelson, kes on Rice’i Ülikooli füüsika, elektrotehnika- ja astronoomiaprofessor.

2010. aastal alustasid Natelson ja postdoktor Jiang Wei süstemaatilist VO2 faasisiirete uurimist. Wei ja tema juhendatav tudeng Heng Ji kasutasid VO­2 traatide valmistamiseks aurufaas-sadestamistehnikat. Juhtmed olid inimese juuksekarvast ligikaudu 1000 korda õhemad. Üks katsejuhe, mis sadestati lämmastikgaasiga rikastatud keskkonnas, andis iseäranis huvitavaid tulemusi. Wei, Ji ja Natelson järeldasid, et vesinik mõjus kuidagi metallelektroodidega kontaktis olevaid VO2 nanojuhtmeid.

„Kullast elektroodide abil juhtisime nanotraatidesse elektrivoolu. See mõjus katalüsaatorina ja lõhustas vesinikgaasi atomaarseks vesinikuks, mis sai seejärel nanotraati difundeeruda,“ ütles Natelson. „Näib, et vesinik haaratakse VO2 kristallidesse. See muudab nende elektrilisi omadusi. Vähese vesiniku lisamisel muutub faasisiirde temperatuur madalamaks ning isoleeriv faas juhtivamaks. Teatud vesiniku sisaldusest alates kaob isoleeriv faas sootuks.“

Vesiniku mõju täpseks uurimiseks konsulteerisid eksperimentaatorid teoreetilise füüsiku Andriy Nevidomskyyga, kes on Rice-i Ülikooli füüsika- ja astronoomiadotsent. Nevidomskyy arvutused näitasid, et vesinik muutis VO2 elektrilist laengut ning paisutas kergelt materjali. Mõlemad muutused on metallilisele olekule soodsa mõjuga.

Tegemist ei ole esmakordse vanaadiumoksiidi dopeerimisel põhineva faasisiirde moduleerimise eksperimendiga. Ent Natelson rõhutas, et Rice-i vesinikdopeerimine on unikaalne, sest on täielikult pööratav. „Vesiniku eemaldamiseks piisab vaid traadi mõõdukal temperatuuril ahjus küpsetamisest. Dopeeritud nanotraadil on mitmeid rakendusi, näiteks ultrasensitiivsed vesinikusensorid,“ ütles Natelson, „ent lähemas perspektiivis võimaldab dopeerimine aru saada VO2 faasisiirete füüsikast. Teades, milline kogus vesinikku faasisiirde välja lülitab, siis on meil olemas teoreetiline nupp, millega saame süstemaatiliselt tõsta või langetada tulevikus läbiviidavate eksperimentide temperatuuri.“

Allikas: PhysOrg

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Kuld kui kõrgtehnoloogiline materjal
  2. Huvitavate polarisatsiooniomadustega multiferroidsest metalliühendist
  3. Teadustöö grafeeni ja boornitriidi kaksikkihtmaterjali valmistamisest võib tähendada läbimurret transistoritööstuses
  4. Valmistati terahertskiirguse ribafilter ning polarisaator
  5. Teadlased valmistasid nanoosakeste abil veekindla ja magnetilise paberi
  6. Teadlased jälgisid vase-komposiidi spinn-üleminekuid
  7. Mitmepaisulised transistorid klassikaliste väljatransistorite asendajatena
  8. Nanoosakeste uus valmistamismeetod
  9. Kortsutatav CNT-transistor
  10. Nanomaterjalide valmistamise uus meetod

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm, nanotehnoloogia

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in