Student World

Výzkumníci z University of Connecticut ve Physical Review B popisují chování jedné látky se zápornou teplotní roztažností.

Pevné látky si někdy představujeme jako strukturu kuliček, mezi nimi jsou jakési pružiny (odpudivé elektrostatické síly). Dodané teplo znamená, že kuličky budou mít tendenci více kmitat, proto je třeba problém se supravodivostí při vyšších teplotách, proto se také kuličky od sebe budou mít tendenci odtahovat a hustota klesne. Model je to asi celkem názorný i adekvátní, ale některé látky se jím neřídí.

Výzkumníci se zaměřili na fluorid skanditý ScF3. Ten se chová zvlášť perverzně, až do nějakých 1100 K se s rostoucí teplotou smršťuje. Nejde přitom o žádné přeskládání krystalu, protože struktura je stále stejná, kubická (a zůstává taková až do bodu tání kolem 1800 K). Už to je unikátní – změna teploty o 1800 stupňů nevyvolá chemický rozklad, tání, ale ani změnu podoby pevné fáze.

Experimentování s dostatečně čistým krystalem fluoridu skanditého prý nebylo vůbec snadné, nejdřív bylo třeba vůbec takovou látku získat. Nakonec ji do USA poštou poslali z Kirensky Institute of Physics v sibiřském Krasnojarsku. Co se děje v krystalu ScF3, se začalo sledovat už při velmi nízkých teplotách, a to pomocí rentgenového záření. Měřilo se, kolik energie látka pohltí a jaké to vyvolá efekty. Údajně i při velmi nízkých teplotách struktury v mřížce snadno rotovaly, jako by sloučenina byla „měkká“ a blízko nějakého fázového přechodu (poznámka: a zde se ovšem mluví o tom, že struktury měly ovšem tvar osmistěnů). Ale ani u absolutní nuly žádný „kvantový fázový přechod“, známý u jiných látek, nicméně nenastal. Chování fluoridu skanditého při vyšších teplotách má proto základ zřejmě už zde.

Čistě prakticky pojato, ScF3 je průhledný a některými vlastnostmi se podobá materiálům používaným v elektronice. Jeho neobvyklé chování v závislosti na teplotě by v některých aplikacích jistě mohlo najít využití.

Zdroj: ScienceDaily

autor Pavel Houser