Carnegie teadlased avastasid esimesena tingimused, mille korral nikkeloksiid muutub elektrit juhtivaks materjaliks. Nikkeloksiid on üks esimesi keemilisi ühendeid, mille elektroonilisi omadusi pidevalt uuritakse, kuid seni pole teadlased suutnud selle metallilist olekut indutseerida. Ühend muutub metalliliseks ülisuure rõhu all – 240 gigapaskali ehk 2,4 miljoni kordse atmosfääri rõhu korral.
Nikkeloksiidi näidis ning neli fooliumühendust.
,,Füüsikud on juba kümneid aastaid ennustanud, et nikkeloksiid muundub isolaatorist ehk elektrit mittejuhtivast materjalist rõhu all metalliks. Nende ennustusi pole aga seni tõestatud,” lausus uurimist juhtinud teadlane Viktor Struzhkin. ,,See avastus on füüsikas sama oluline kui metallilise vesiniku valmistamine.”
Aatomite väliskihid sisaldavad valentselektrone, mis mängivad materjali elektrilises ja keemilises käitumises suurt rolli. Üldiselt on metallidel üks kuni kolm valentselektroni, samas kui mittemetallidel on neid viis kuni seitse. Metallid on head elektrijuhid, sest nende valentselektronid on aatomiga nõrgalt seotud, mistõttu saavad need kergesti läbi materjali liikuda, kirjutab Physorg.com.
Nikkeloksiidi nimetatakse ülemineku-metalloksiidiks, mis on vaatamata oma elektronidega osaliselt täidetud väliskihile on siiski isolaator. Teadlased asetasid väikesed kristallitükikesed (mitte rohkem kui ühe miljondiku meetri ehk mikromeetri paksused) spetsiaalselt valmistatud teemantalasile. Mõõtmiste sooritamiseks valmistati neli õhukest fooliumühendust. Teadlastel õnnestus mõõta kahanevat elektritakistust alatest 1,3 miljonist atmosfäärist (130 gigapaskalit). 2,4 miljoni atmosfääri juures tekkis takistuse muutumisel dramaatiline kolme suurusjärguline kahanemine, mis viitas materjali üleminekut pooljuhist metallilisse olekusse. Materjali metalliline osa asus suurima kokkusurumise alas.
,,See avastus on kindlasti oluline, aidates meil erinevaid elektrilisi materjale paremini mõista,” lausus artikli peaautor Alexander Gavriliuk. ,,Lisaks viib see meid lähemale kondensaine teaduse ülima eesmärgini: parandada teooriat nii, et selle abil saaks ennustada uute materjalide omadusi ning siis neid praktiliste rakenduste jaoks ka valmistada,” lisas ta.
Teadusartikkel: “Insulator-Metal Transition in Highly Compressed NiO“
Väike trükiviga: po “2,4 miljoni kordse” (4. rida), edasises tekstis küll õige väärtus.