Ученые надавили, чтобы выявить металлические свойства

Исследователи из института Карнеги первыми в мире открыли условия, при которых оксид никеля может превратиться в проводящий электричество металл.

Оксид никеля — одно из первых веществ, чьи электронные свойства были изучены, однако до сих пор ученым не удавалось вызвать его металлическое состояние. Это вещество становится металлом при огромном давлении в 240 гигапаскалей.

Результаты открытия опубликованы в издании Physical Review Letters.

«Физики десятилетиями предсказывали, что оксид никеля может из изолятора превратиться в металл при сжатии, но эти прогнозы ранее не были подтверждены опытным путем», заметил руководитель научной группы Виктор Стружкин. „Новое открытие занимаем столь же почетное место в физике, что и металлический водород, но для оксидов металлов“.

Внешние оболочки атомов содержат электроны валентности, которые играют значительную роль в электрическом и химическом поведении. Металлы имеют 1-3 таких электрона, а неметаллы — 5-7. Металлы — хорошие проводники электричества, поскольку электроны валентности у них связаны свободно и могут проходить сквозь материал.

Оксид никеля или транзитный оксид металла, несмотря на частично заполненную внешнюю оболочку, остается изолятором. Ученые поместили кристаллики вещества толщиной не больше микрона на алмазную наковальню. При давлении в 1,3 млн атмосфер исследователи отметили уменьшение электронного сопротивления. При 2,4 млн атмосфер электронное сопротивление сократилось уже на три порядка, продемонстрировав изменения состояния от полупроводника до металла. Металлическая часть материала, наиболее ярко выражавшая металлические свойства, располагалась в области наивысшего давления.

„Это открытие особенно важно для лучшего понимания передовых электронных материалов“, сказал первый автор публикации Александр Гаврилюк. „Однако также оно приближает нас к конечной цели науки сжатого вещества, улучшая теорию так, что можно предсказать свойства новых материалов и затем направить их подготовку в практическое русло“.

23.08.2012