Электропроводный бетон

новини, статті, відкриття з-за кордону
Відповісти
Sitalin
Повідомлень: 80
З нами з: 26 березня 2019, 18:03

Электропроводный бетон

Повідомлення Sitalin » 28 березня 2019, 12:58

Жидкий цемент превращается в металл...
Chemistry Times (01.07.2011)


Бетон - жесткий, тяжелый, камне-подобный материал, который, как вы можете предположить, является надежным электроизолятором. Но ученые из Японии, доказывают, что путем легирования раствора цемента сольватированными электронами, он может стать электропроводником! По словам исследователей, неожиданное превращение может дать толчок к открытию новых типов полупроводников.

Еще в конце 19 века, стало известно о возможности сольватации свободных электронов полярными растворителями, такими как вода или аммиак. Например, при растворении щелочного металла в аммиаке, сольватированные электроны дают синий цвет при незначительных концентрациях и бронзовый цвет при высоких концентрациях. Такие электроны, достаточно стабильны, т.к. каждый окружен оболочкой из молекул аммиака.

Зображення
Схема образования электропроводности в бетоне

Хидео Хосоно и его коллеги из Токийского технологического института доказали, что подобное явление может может протекать с участием маенита (12CaO*7Al2O3), и превращать хороший изолятор в проводник. Группа под руководством Хосоно, осуществила данное превращение сжимая маенит с титаном под действием высокой температуры. При этом, некоторые оксид-ионы заменяются электронами, которые таким образом попадают в ловушку кристаллической решетки маенита. С этими сольватированными электронами, маенит приобретает окраску от прозрачной, бесцветной до темно-коричневой. В расплавленном состоянии, электропроводность такого цемента на пять порядков выше чем обычного. В твердом, стеклообразном состоянии, электропроводность маенита ниже, но он проявляет полупроводниковые свойства, за счет взаимодействия спаренных электронов, находящихся в различных спиновых состояниях, в одной ячейке кристаллической решетки.

Джеймс Дай, специалист в области сольватироватации электронов, из Университета штата Мичиган (США), называет данную работу исследователей Хосоно, прекрасным продолжением их работы 2003 года, когда они впервые сообщили, что электроны могут быть захвачены кристаллической решеткой маенита. "Четкое подтверждение проявления металлических свойств, открывает двери к исследованиям проводимости на основе электрон-электронного взаимодействия." - говорит Дай.

Хосоно говорит, что создание материалов с сольватированными электронами, таких как маенит, может привести к созданию новых, стеклообразных полупроводников. Его группа, планирует более детально проанализировать структуру маенита, чтобы понять механизм движения электронов.
"Мы способны создать системы с стабильными сольватированными электронами, при различных температурах, используя подходящие наноструктуры" - утверждает Хосоно.

* - Майенит (англ. mayenite) - редкий минерал состава Са12Аl4O33. Бесцветный. Плотность - 2,85 г/см3. Обнаружен в скарнах (контактно-метасоматическая порода, возникающая в результате реакционного взаимодействия контактирующих между собой карбонатных и алюмосиликатных пород).
Местанахождение: Беллерберга близ Майена и в р-не оз. Лаахер, (Эйфель, Германия).

Відповісти