Minimalizowanie wad w celu zmaksymalizowania funkcjonalności w skali nano
Kompozyty składają się z dwóch lub większej liczby różnych materiałów, z zachowaniem ich powierzchni rozdziału, i stanowią podstawę dla niezliczonych komponentów i urządzeń. Wraz z pojawieniem się nanotechnologii takie kompozytowe struktury mogą być obecnie tworzone w skali nano porównywalnej z rozmiarem pojedynczych cząsteczek. Określenie charakterystyki kompozytów na ich powierzchni rozdziału jest kluczowe dla opracowania nowych systemów materiałów o udoskonalonych funkcjonalnościach. Aby zbadać możliwość zastosowania analiz spektrochemicznych, naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt EPREXINA ("Electron paramagnetic resonance as a probe for extended interfaces in nanomaterials").. Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) wykorzystywana jest do badania układów paramagnetycznych o niesparowanych elektronach w celu wykrywania wolnych rodników, jonów metali przejściowych oraz wad materiałów. Naukowcy wybrali tytanian baru (BaTiO3) – pierwszy odkryty tlenek ferroelektryczny. Jest to również najpowszechniej stosowany materiał ferromagnetyczny, występujący w zastosowaniach takich jak pamięci komputerowe, czujniki i detektory podczerwieni. Wykorzystując technikę EPR naukowcy przeprowadzili pierwszą szczegółową analizę wad naładowania w odniesieniu do proszków opartych na BaTiO3, materiałów ceramicznych, pojedynczych kryształów, kompozytów, cienkich folii i warstw wielocząsteczkowych. Uzyskane dane doprowadziły do wniosków (z których wiele już opublikowano) dotyczących charakteru wad naładowania i ich lokalizacji w różnych materiałach. Technika EPR ujawniła wysoką koncentrację wad naładowania na powierzchni nanoproszków i powierzchniach rozdziału kompozytów oraz wykazała również ich bezpośredni związek z właściwościami dielektrycznymi. Naukowcy byli zdolni znacząco udoskonalić właściwości dielektryczne oraz zmniejszyć straty dielektryczne dzięki modyfikacjom opartym na poprzednich wynikach. W końcu stworzyli oni materiał optymalny dla wybranych zastosowań, kładąc nacisk na skuteczność technik ERP w kierowaniu projektowaniem materiałów. Projekt EPREXINA zaowocował przeprowadzeniem pierwszych szczegółowych badań wpływu wad naładowania powierzchni oraz powierzchni rozdziału na właściwości nanomateriałów. Badania te utorują drogę dla nowych, dopasowanych systemów materiałów o właściwościach radykalnie udoskonalonych w porównaniu z ich konwencjonalnymi odpowiednikami w odniesieniu do wielu zastosowań. Zakłada się, że technika ta będzie wywierać poważny wpływ na przyszłe funkcjonalności urządzeń.
