12 лютого 2010

Дослідники із Японії розробили новий сегнетоелектричний матеріал, що представляє собою молекулярні кристали кроконової кислоти, зв'язані водневими зв'язками.
Новий сегнетоелектрик відрізняється хорошими електронними властивостями навіть при високій температурі, що робить його перспективним для використання в молекулярній електроніці.
Сегнетоелектрики характеризуються спонтанною електричною поляризацією, яка може бути змінена з допомогою електричного поля. Ця властивість дозволяє використовувати сегнетоелектричні матеріали для створення конденсаторів. Більшість комерційно використовуваних сегнетоелектриків представляють собою неорганічні керамічні матеріали родини перовскіта, наприклад, титанат барію і змішаний титанат-цирконат свинцю.
Однак Сачіо Хоріучі вважає, що надзвичайно необхідно розробити сегнетоелектрики на основі органічних полімерів і органічних молекул - такі сегнетоелектричні матеріали можна розчиняти в органічних розчинниках, їх можна обробляти холодним способом, наприклад, наносити на поверхню з допомогою струминних принтерів; для їх виробництва не потрібні токсичні і дорогі важкі метали.
Японський дослідник заявляє, що головна перешкода для розробки органічних сегнетоелектриків полягає по-перше - у досягненні достатньо значного ступеня поляризації, який можна було б змінювати, діючи на матеріал електричним полем із відносно незначною напругою, а по-друге - необхідністю збереження сегнетоелектриками робочих властивостей при робочих температурах, найчастіше високих. Хоріучі підкреслює, що деякі полімерні матеріали можуть працювати при високих температурах, але при цьому для їх переполяризації необхідна значна напруга; деякі ж матеріали, які можуть керуватися полями із низькою напругою, можуть працювати тільки при дуже низьких температурах.
Дослідники із групи Хоріучі виявили, що кристали кроконової кислоти характеризуються високою щільністю поляризації, можуть керуватися полем із незначною напругою і зберігають сегнетоелектричні властивості до 130 0С.
Одна із причин таких ефектів волягає в причинах прояву сегнетоелектричного ефекту. У йонних сегнетоелектриках, що відносяться до класу перовскітів, поляризація утворюється за рахунок переміщення йонів металів між центрами координації, у сегнетоелектричних полімерах відбувається зміна конформації полімерних ланцюгів. У молекулярній кристалічній решітці кроконової кислоти атоми водню змінюють своє положення, зв'язуючись із атомами кисню водневими зв'язками. Відповідно, зруйнувати водневі зв'язки можна, прикладаючи меншу напругу, ніж необхідно для зміни форми полімерних молекул.
Стів Дачерм із Університету Небраски-Лінкольна відмічає, що висока температура, при якій може працювати новий матеріал, вселяє оптимізм, додаючи однак, що час переполяризації кристалів кроконової кислоти дуже великий - він становить до однієї секунди (для сегнетоелектриків ряду перовскіта і ряду полімерів цей час становить декілька наносекунд). Він додає, що хоча у деяких випадках така швидкість припустима, для інших (наприклад, комп'ютерні системи) це надзвичайно повільно.
Хоріучі приймає критику колеги і визнає, що кроконова кислота недостатньо стабільна для безпосереднього застосування в електроніці, але при цьому він вважає, що сегнетоелектрик, властивості якого обумовлюються міграцією атомів водню по системі водневих зв'язків, є важливим етапом у дослідженні органічних сегнетоелектриків.
Ресурс: http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2000