Алхимия наоборот: золото изменило свойства кристаллов

Простое прикосновение драгоценных металлов оказало невероятный эффект на «скучные» с точки зрения экзотических эффектов кристаллы.

Ученые из Уорикского университета нашли способ вызвать электрические эффекты в кристаллах, обычно не проводящих электрический ток. Для этого на поверхность кристалла положили обычный кусок золота. В работе, опубликованной в журнале Nature, авторы показывают, что обнаруженные ими эффекты могут быть более масштабными, чем это видели в эксперименте.

Физические явления, которые наблюдали учёные, — это пьезо- и пироэлектрический эффекты. Пьезоэлектрический эффект возникает, когда кинетическая энергия движения преобразуется в электрическую или наоборот. Пироэлектрический можно увидеть при превращении тепла в электричество. Оба эффекта легко обнаружить по наличию электрического тока в месте контакта кристалла с драгоценными металлом. Учёным удалось зафиксировать ток, правда, пока в очень малой области вокруг соприкосновения.

В качестве «философского камня наоборот» в исследовании использовали золото и платину, но физики уверены, что такое же влияние на кристаллы окажут медь, серебро, и иридий. Кристаллы, взятые для опытов, — это титанат стронция, диоксид титана и кремний. Ни один из них обычно не демонстрирует пьезоэлектрический или пироэлектрический эффект.

Трехмерная модель комбинированного материала

Электричество в непроводящих кристаллах возникло из-за нарушения симметрии их структуры. Прикосновение драгоценного металла развалило упорядоченную кристаллическую решетку кристаллов, что было на руку исследователям. «Для физики симметричные и упорядоченные структуры довольно скучны, — поделился профессор Уорикского университета Марин Алексе, соавтор работы, — С точки зрения функциональности, симметрия — совершенно не то, что нам нужно. Ее нарушение чаще всего обещает новые эффекты с интересным применением».

Открытие имеет потенциал для использования в чувствительных датчика и в технологиях, основанных на преобразовании энергии. Проявляя пьезоэлектрический эффект, кристаллы могут собирать энергию или работать в качестве ее преобразователя. Благодаря пироэлектрическому эффекту они могут использоваться как сенсоры при работе с инфракрасным излучением. Масштабирование обнаруженных эффектов на более крупные области в местах соприкосновения драгоценных металлов и кристалла позволит применять технологию в мобильных устройствах.