Mariah Lucas, Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriYeddi yeni sintez edilmiş yüksək entropiyalı oksid keramika qranullarından üçü burada təsvir edilmişdir. Kredit: David Kubarek / Penn State

Bəzən daha az həqiqətən daha çox olur. Sintez zamanı oksigeni çıxararaq, Penn State-də material alimlərinin rəhbərlik etdiyi bir qrup enerji saxlama, elektronika və qoruyucu örtüklərdə tətbiq oluna bilən beş və ya daha çox metaldan ibarət keramika sinfi olan yeddi yeni yüksək entropiyalı oksid (HEOS) yaratdı.

Yeni materialların sintezi prosesində tədqiqatçılar gələcək materialların prinsiplərindən istifadə edərək çərçivə yaratdılar. Komanda öz işini Nature Communications -da dərc edib .

“Sintez zamanı boru sobasının atmosferindən oksigeni diqqətlə çıxararaq, biz iki metalı, dəmir və manqanı ətraf mühitdə sabitləşməyəcək keramikaya sabitləşdirdik” dedi müxbir və ilk müəllif Səid Almishal, Penn State material elmləri üzrə professor Jon-Pate Enright Professoru Jon-Paul Maria ilə işləyən tədqiqat professoru.

Almışal əvvəlcə maqnezium, kobalt, nikel, manqan və dəmirdən ibarət olan J52 adlandırdığı tərkibdə oksigeni idarə edərək tərkibində manqan və dəmir tərkibli materialı stabilləşdirməyə nail oldu. Sonra, yeni işlənmiş maşın öyrənməsindən – süni intellektin bir alt növü – minlərlə maddi kompozisiyanı saniyələr ərzində yoxlayan imkanlardan istifadə edərək, Almışal HEO-ları meydana gətirən altı əlavə metal birləşməsini müəyyən etdi.

Laboratoriyada nümunələri emal edən, hazırlayan və xarakterizə edən bakalavr tələbələri qrupunun köməyi ilə Almışal yeddi yeni, sabit və potensial funksional metal HEO kompozisiyalarının toplu keramika qranullarını sintez etdi.

“Bir addımda biz hazırkı çərçivəmizi nəzərə alaraq mümkün olan bütün yeddi kompozisiyanı sabitləşdirdik” dedi Almişal. “Əvvəllər buna HEO sahəsində mürəkkəb problem kimi baxılmasına baxmayaraq, həlli sonda sadə idi. Material və keramika sintezi elminin əsaslarını, xüsusən də termodinamika prinsiplərini diqqətlə dərk etməklə biz cavabı tapdıq.”

Bu materialları sabitləşdirmək manqan və dəmir atomlarını 2+ oksidləşmə vəziyyətində və ya hər birinin yalnız iki oksigen atomu ilə bağlandığı qaya duzunun strukturunda qalmağa məcbur etmək deməkdir , Almışal izah etdi. Tədqiqatçılar materialları otaq səviyyəsindəki oksigen səviyyəsində sintez etməyə çalışsalar, materiallar sabitləşməyəcək, çünki manqan və dəmir oksigen atomlarını toplamağa və daha yüksək oksidləşmə vəziyyətinə keçməyə davam edəcək. Boru sobasında atmosferdən oksigenin çıxarılması material üçün mövcud olan oksigeni məhdudlaşdırır, materialın istənilən qaya duzu strukturunda sabitləşməsinə imkan verir.

“Bu materialları sintez edərkən əməl etdiyimiz əsas qayda oksigenin bu cür keramika materiallarının sabitləşməsində oynadığı roldur” dedi Almişal.

Hər bir yeni materialdakı manqan və dəmirin hədəf oksidləşmə vəziyyətində sabit olduğuna əmin olmaq üçün Almışal Virginia Tech-dən olan tədqiqatçılarla əməkdaşlıq etdi. Onlar rentgen şüalarının materialdakı atomlar tərəfindən necə udulduğunu ölçmək üçün qabaqcıl görüntüləmə texnikasını həyata keçirdilər. Tədqiqatçılar əldə edilən məlumatları təhlil edərək, spesifik elementlərin oksidləşmə vəziyyətini müəyyən edə və yeni materiallarda manqan və dəmirin sabitliyini təsdiq edə bildilər.Bakalavr laboratoriya köməkçiləri Dhiya Srikanth, Joseph Petruska, Matthew Furst və Kaylin Lamaute materialşünaslıq laboratoriyasında keramika qranulunun preslənməsi üzərində işləyirlər. Kredit: David Kubarek / Penn State

Tədqiqatın növbəti mərhələsində tədqiqatçılar yeddi yeni materialın hamısını maqnitliyi üçün sınaqdan keçirəcəklərini söylədilər. Onlar həmçinin sintez zamanı oksigeni idarə etmək üçün termodinamik çərçivələrini hazırda qeyri-sabit hesab edilən və sintezi çətin olan digər material siniflərinə tətbiq etməyi hədəfləyirlər.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

“Artıq minlərlə dəfə onlayn əldə edilmiş bu məqalə sadəliyinə görə tədqiqatçılarda rezonans doğurur” dedi Almişal. “Biz qaya duzu HEO-larına diqqət yetirsək də, metodlarımız kəşf edilməmiş, perspektivli kimyəvi cəhətdən nizamsız kompleks oksidləri təmin etmək üçün geniş uyğunlaşdırıla bilən çərçivə təmin edir.”

Yeni materiallar üzərində apardığı geniş laboratoriya işinin nəticəsi olaraq həmmüəllif və bakalavr materialşünaslığı və mühəndisliyi üzrə mütəxəssis Metyu Furst tədqiqatını Amerika Keramika Cəmiyyətinin (ACerS) Material Elm və Texnologiya ilə İllik Görüş 2025-də təqdim etmək üçün dəvət edildi – bu adətən fakültə və ya böyük aspirantlar üçün nəzərdə tutulmuş şərəfdir. Ohayo.

“Mən bu layihədə əldə etdiyim imkanlara və tədqiqat və nəşr prosesinin hər addımında iştirak etdiyim üçün çox minnətdaram” dedi Furst. “Bu materialı dəvət olunmuş məruzə kimi geniş auditoriyaya təqdim edə bilmək mənim iştirakımı və mentorlarımdan aldığım mükəmməl rəhbərliyi əks etdirir. Bu, bir bakalavr tələbəsi kimi mühüm ünsiyyət bacarıqlarını inkişaf etdirmək mənim üçün çox şey deməkdir və mən gələcəkdə özümü daha da irəli aparmağı səbirsizliklə gözləyirəm.”

Daha çox məlumat: Səid SI Almishal və başqaları, Termodinamikdən ilham alan yüksək entropiyalı oksid sintezi, Təbiət Əlaqələri (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-63567-z

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir