База данных применения химических эффектов
основана на ТРИЗ (теория решения изобретательских задач)

На главную страницу | О проекте | Контакты

Вы находитесь здесь: dace.ru / Новости химии / Водородные связи для новых сегнетоэлектриков

Водородные связи для новых сегнетоэлектриков Исследователи из Японии разработали новый сегнетоэлектрический материал, представляющий собой водородно-связанные молекулярные кристаллы кроконовой кислоты (croconic acid). Новый сегнетоэлектрик отличается хорошими электронными свойствами даже при высокой температуре, что делает его перспективным для использования в молекулярной электронике. Атомы водорода (обозначены шариками) перемещаются между атомами кислорода кроконовой кислоты (обозначена шестиугольниками) по сетке водородных связей (обозначены синим), меняя расположение двойных связей и «переключая» поляризацию материала. (Рисунок из Nature, 2010, DOI:10.1038/nature08731) Сегнетоэлектрики характеризуются самопроизвольной электрической поляризацией, которая может быть изменена с помощью электрического поля. Это свойство позволяет использовать сегнетоэлектрические материалы для создания конденсаторов. Большинство коммерчески используемых сегнетоэлектриков представляют собой неорганические керамические материалы семейства перовскита, например, титанат бария (BaTiO3) и смешанный титанат-цирконат свинца (Pb{ZrxTi1-x}O3; PZT). Однако Сачио Хориучи (Sachio Horiuchi) считает, что крайне необходимо разработать сегнетоэлектрики на основе органических полимеров и органических молекул – такие сегнетоэлектрические материалы можно растворять в органических растворителях, их можно обрабатывать холодным способом, например, наносить на поверхность с помощью струйных принтеров, для их производства не требуются токсичные и дорогие тяжелые металлы. Японский исследователь заявляет, что главная помеха для разработки органических сегнетоэлектриков заключается во-первых – в достижении достаточно значительной степени поляризации, которую можно было бы менять, действуя на материал электрическим полем с относительно незначительной напряженностью, а во-вторых – необходимостью сохранения сегнетоэлектриками рабочих свойств при рабочих температурах, зачастую высоких. Хориучи подчеркивает, что некоторые полимерные материалы могут работать при высоких температурах, но при этом для их переполяризации необходимо значительное напряжение; некоторые же материалы, которые могут управляться полями с низкой напряженностью, могут работать только при крайне низких температурах. Исследователи из группы Хориучи обнаружили, что кристаллы кроконовой кислоты (croconic acid) характеризуются высокой плотностью поляризации (сравнимой со свойствами BaTiO3), могут управляться полем с незначительной напряженностью и сохраняют сегнетоэлектрические свойства до 130°C. Одна из причин наблюдаемых эффектов заключается в причинах проявления сегнетоэлектрического эффекта. В ионных сегнетоэлектриках, относящихся к классу перовскитов, ионы металлов, поляризация образуется за счет перемещения ионов металлов между центрами координации, в сегнетоэлектрических полимерах происходит изменение конформации полимерных цепей. В молекулярной кристаллической решетке кроконовой кислоты атомы водорода меняют свое положение, связываясь с атомами кислорода водородными связями, соответственно разрушить водородные связи можно, прилагая меньшее напряжение, чем необходимое для изменения формы полимерных молекул. Стив Дачерм (Steve Ducharme) из Университета Небраски-Линкольна отмечает, что высокая температура, при которой может работать новый материал, внушает оптимизм, добавляя однако, что время переполяризации кристаллов кроконовой кислоты слишком велико – оно составляет около секунды (для сегнетоэлектриков ряда перовскита и ряда полимеров это время составляет несколько наносекунд). Он добавляет, что хотя для некоторых приложений такая скорость допустима, для других (например, компьютерные системы) это слишком медленно. Хориучи принимает критику коллеги и признает, что кроконовая кислота недостаточно стабильна для непосредственно применения в электронике, но при этом он считает, что сегнетоэлектрик, свойства которого обуславливаются миграцией атомов водорода по системе водородных связей, является важным этапом в исследовании органических сегнетоэлектриков. Источник: Nature, 2010, DOI:10.1038/nature08731 Источник: http://www.chemport.ru 12.02.2010 22:25

май 2026 г. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс         1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 июнь 2026 г. Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30