Foto: @ESRF/Etienne Bouy

Nyt røntgenmikroskop giver ny viden om velkendt materiale

onsdag 04 jul 18

Kontakt

Hugh Simons
Adjunkt
DTU Fysik

Et dansk udviklet røntgenmikroskop afslører hidtil ukendte dynamikker i materialet bariumtitanat, der bl.a. bruges i telefoner, biler og computere. 

De færreste har hørt om bariumtitanat, BaTIO3, selvom det anvendes i et utal af produkter fra vores hverdagsliv – biler, mobiltelefoner, computere, ultralydskannere og til energikonvertering. Det er et såkaldt ferroelektrisk materiale, hvis særlige egenskaber bruges i f.eks. kondensatorer, som derved kan opbevare en større mængde elektrisk energi. Det gør ferroelektriske materialer populære at anvende i mange sammenhænge.

Dynamikkerne og overfladen af bariumtitanat er grundigt beskrevet, men hidtil har man ikke vidst, hvad der sker i materialets indre. Det har et nyt såkaldt Dark Field-røntgenmikroskop nu gjort muligt. Dark Field-navnet henviser til, at man ikke direkte betragter den belyste prøve i mikroskopet, men udelukkende betragter spredningen fra prøven.

Det er professor Henning Friis Poulsen fra DTU Fysik, der står bag udviklingen af det nye mikroskop, som gør det muligt at betragte bevægelser i materialet som en 3D-film med knivskarpe billeder. Mikroskopet giver dermed forskerne mulighed for at se de komplekse strukturer dybt inde i materialet og iagttage, hvordan det reagerer, når det bliver udsat for forskellige belastninger.

Veje, som ingen har gået før

"Det har været fantastisk at kunne ’åbne et vindue’ og få et kig ind i materialets indre"

”Det har været fantastisk at kunne ’åbne et vindue’ og få et kig ind i materialets indre. Vi har koncentreret os om to specifikke områder: de små kerner og domæner, som krystallerne i BaTIO3-materialet består af, og har kunnet se, hvordan de reagerer, når materialet udsættes for et elektrisk felt,” siger adjunkt Hugh Simons fra DTU Fysik, der er ansvarlig for de epokegørende studier, som netop er blevet publiceret i det ansete videnskabelige tidsskrift, Nature Materials.

”Det har vist sig, at domænernes ellers symmetriske vægge udvides med flere tusindedele af en millimeter og dermed ændrer materialets reaktion på den elektriske påvirkning markant. Det er en reaktion, der er op til 1000 gange kraftigere, end de sidste 50 års forskning har antaget,” siger Hugh Simons, der selv var overrasket over resultatet, og han tilføjer: ”Det nye mikroskop giver os mulighed for at gå veje, som ingen nogensinde har gået før os, og det i sig selv er selvfølgelig utrolig fascinerende.”

Den nye viden viser, at der fortsat er behov for grundforskning, og åbner samtidig for en fremtidig udvikling af bariumtitanats anvendelse. Hugh Simons forventer således, at vi fremover vil se mere effektive kondensatorer og dermed eksempelvis bedre energiudnyttelse i elbiler og en højere opløsning af billeder fra ultralydskanninger på baggrund af hans studie.

Samtidig var opdagelsen også et ’Proof of Concept’ af metoden, som anvendes i det nye Dark Field-røntgenmikroskop, der endnu er under opbygning på den europæiske forskningsfacilitet ESRF i Frankrig, og som ventes at være endelig færdigt i 2023.

 

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.fysik.dtu.dk/om-dtu-fysik/nyheder/nyhed?id=3A826CBE-E1DB-4297-9FFF-900DF1EFACD3
23 JULI 2018