Οι επιστήμονες έχουν βρει ένα υλικό που μπορεί να είναι μονωτικό και αγωγός ανάλογα με την πίεση
Μια κοινή ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ και το Πανεπιστήμιο της Νεβάδα ανακάλυψαν μια μοναδική ένωση που οδηγεί το ίδιο, ανάλογα με την εφαρμοζόμενη πίεση, είναι μάλλον μη τυποποιημένο και μπορεί να λειτουργήσει ως μονωτικό υλικό και σε ρόλο αγωγός. Σήμερα θέλω να σας μιλήσω για αυτήν την ανακάλυψη.
Αγωγός και μονωτής, ποια είναι η διαφορά
Η ικανότητα κάθε υλικού να περάσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα από μόνο του οφείλεται στην κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Αυτός είναι ο λόγος που όλα τα μέταλλα είναι εξαιρετικοί αγωγοί.
Στα μονωτικά, τα ηλεκτρόνια είναι «κολλημένα» στις τροχιές τους και για να τα εκτοπίσουν από θέση, απαιτείται σημαντικά υψηλότερη τάση από αυτή που συνήθως είναι σε θέση να παρέχει την εφαρμοζόμενη Τάση. Αλλά οι επιστήμονες μπόρεσαν να ανακαλύψουν το υλικό δισουλφίδιο μαγγανίου, το οποίο συμπεριφέρεται τόσο ως μονωτικό όσο και ως αγωγός, ανάλογα με την πίεση που ασκείται σε αυτό.
Νέο υλικό και οι ασυνήθιστες ιδιότητές του
Αυτή η ανακάλυψη έγινε από τον Α. Ο Salamat και οι συνεργάτες του όταν μελετούσαν τις αγώγιμες ιδιότητες των μεταλλικών σουλφιδίων. Όταν λοιπόν το δισουλφίδιο του μαγγανίου βρίσκεται σε φυσιολογικές συνθήκες, τότε εκδηλώνεται ως μέτρια μονωτική ουσία.
Μόνο αφού οι μηχανικοί τοποθέτησαν το υλικό στο διαμάντι "αμόνι" και δημιούργησαν τεράστια πίεση, παρατηρώντας τότε το πείραμα με έκπληξη διαπίστωσε ότι το υπό μελέτη υλικό πέρασε σε μεταλλική κατάσταση και έτσι σχεδόν αμέσως έχασε το αυξημένο ηλεκτρικό του αντίσταση.
Έτσι, με αύξηση της πίεσης σε 12 γιγαπασκάλες (περίπου 12.000 ατμόσφαιρες), η αντίσταση του υλικού μειώθηκε εκατοντάδες εκατομμύρια φορές.
Αλλά το πιο εκπληκτικό συνέβη στη συνέχεια. Όταν οι μηχανικοί συνέχισαν να αυξάνουν την πίεση στα 36 γιγαπασκάλ, έγινε η αντίστροφη μετάβαση και το δισουλφίδιο μαγγανίου (MnS2) έγινε ξανά μονωτικό.
Όπως ο R. Diaz, στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, τα μέταλλα παραμένουν μέταλλα και δεν μετατρέπονται σε μονωτικά, και το γεγονός ότι το MnS2 είναι σε θέση να μετακινηθεί από μονωτικό σε μέταλλο και πίσω είναι μια μοναδική περίπτωση.
Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει την αρχή σύμφωνα με την οποία η τεράστια πίεση προκαλεί τη «μετάβαση» του δισουλφιδίου μαγγανίου σε αγώγιμη κατάσταση και πίσω.
Έτσι, όταν ασκείται πίεση, τα άτομα κινούνται πιο κοντά το ένα στο άλλο, και για αυτό το λόγο τα εξωτερικά τους ηλεκτρόνια είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν.
Κατά τη διάρκεια αυτού του γεγονότος, σχηματίζεται ένας χώρος στο κρυστάλλινο πλέγμα, μέσα από τον οποίο είναι σε θέση να κινούνται φορτία. Αλλά όταν η πίεση αυξάνεται ακόμη περισσότερο, το πλέγμα γίνεται ακόμη πιο "παχύ" και τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν και πάλι να κινηθούν.
Οι επιστήμονες τονίζουν επίσης ότι το δισουλφίδιο του μαγγανίου αλλάζει την κατάσταση του σε θερμοκρασία δωματίου και σε σχετικά χαμηλή πίεση. Συνήθως λοιπόν για μια τέτοια μετάβαση είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν κρυογονικές συνθήκες και μια τάξη μεγέθους υψηλότερη πίεση.
Έτσι, έχοντας σχηματίσει μια πίεση περίπου 500 γιγαπασκάλων, είναι δυνατό να δημιουργηθεί μεταλλικό υδρογόνο, το οποίο μπορεί να περιέχεται σε μεγάλες ποσότητες στα σπλάχνα των γιγάντιων πλανητών.
Σας άρεσε το υλικό; Στη συνέχεια, βαθμολογήστε το και μην ξεχάσετε να το βαθμολογήσετε. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!