Ograniczenie: klucz do stabilizacji w strukturach krystalicznych
Uwzględniając fakt, że własności nieorganicznych ciał stałych są ściśle związane z ich strukturą krystaliczną, partnerzy projektu COSYMETCOX (Confined synthesis of metastable complex oxides) zastosowali nowatorską technikę do rozszerzania własności i zastosowań metastabilnych tlenów złożonych. Stosując metodę ograniczania matrycowego, badacze ustabilizowali fazy metastabilne, uzyskując nanoskalowe struktury polimorficzne. Zidentyfikowano też i zbadano główne właściwości mechanizmu stabilizacji. Badacze zajmowali się dwoma wybranymi układami magnetoelektrycznymi: tlenkiem (III) żelaza w fazie epsilon (ε-Fe2O3) i nową fazą tlenku La0.7Sr0.3MnO3. Ten ostatni wykazuje podwyższoną temperaturę Curie, przy której następuje utrata właściwości magnetycznych. Metoda ograniczania matrycowego nie zawsze jest odpowiednia w przypadku tych nanotlenków, co było jednym z przedmiotów prac naukowców. Integracja tych tlenków wymaga pełnej kontroli nad ich mikrostrukturą oraz precyzyjnego pozycjonowania na odpowiednim technologicznie podłożu. Jednym z sukcesów projektu COSYMETCOX było stworzenie odpornej metody preparowania błon ε-Fe2O3 na podłożu z tytanianu strontu. Stwierdzono, że uzyskana metastabilna struktura polimorficzna jest ferroelektrykiem w temperaturze pokojowej. To pierwszy odkryty przypadek tlenku pojedynczego metalu będącego multiferroikiem, ponieważ związek ten jest ferroelektrykiem również w temperaturze otoczenia. Zaskakujące wyniki przyniosła synteza jednoskośnego La0.7Sr0.3MnO3 w ograniczonym otoczeniu na matrycach krzemionkowych. Po obróbce cieplnej żelów odkryto znaczne ilości kwarcu α, nie zaś oczekiwanego manganitu. Rozpoczęto też badania nad krystalizacją nowych faz metastabilnych w cieczach przy ciśnieniach ujemnych. Po zakończeniu projektu COSYMETCOX podjęte kierunki badań będą kontynuowane przez niektórych członków projektu.
Słowa kluczowe
Ograniczenie, stabilizacja, struktury krystaliczne, metastabilne, magnetoelektryczne
