Mokslininkai iš Šiaurės Karolinos valstijos (JAV) universiteto sukūrė metodą, kuris leidžia valdyti titano dioksido kristalinę struktūrą kambario temperatūroje.
Tai leidžia žymiai efektyviau panaudoti titano dioksidą įvairiose srityse, pavyzdžiui, fotovoltiniuose elementuose, antimikrobinėse dangose, vandenilio gamyboje, išmaniuosiuose jutikliuose ir optinės komunikacijos technologijose.
Titano dioksidas būna vienoje iš dviejų fazinių būsenų, tai yra atomai būna išsidėstę vienoje iš dviejų kristalinių struktūrų. Atomų išsidėstymas lemia medžiagos optines, chemines bei elektronines savybes. Kiekviena fazė pasižymi skirtingomis savybėmis. Šios fazės yra anatazo ir rutilo. Anatazo fazėje medžiaga pasižymi charakteristikomis, reikalingomis antibakterinių dangų bei vandenilio gamybai. Rutilo fazė tinkamesnė kitiems taikymams, pavyzdžiui, fotovoltiniams elementams, išmaniesiems jutikliams ir optinės komunikacijos technologijoms.
„Paprastai būdavo sudėtinga išlaikyti titano dioksidą pageidaujamoje fazėje, – sakė profesorius Jay'us Narayanas. – Medžiaga pereina į anatazo fazę esant žemesnei nei 500 C temperatūrai ir rutilo fazę prie didesnių temperatūrų. Mes sukūrėme metodiką, kuri leidžia tiksliai valdyti titano dioksido fazę kambario temperatūroje. Kartu pasiekiama fazės stabilizacija, tai yra fazė nekinta kintant temperatūrai.“
Titano dioksidas (nuotr. Gamintojo)
Visų pirma imamas plačiai prieinamas safyro padėklas, kuris turi pageidaujamą kristalinę struktūrą. Tada užauginamas titano trioksido sluoksnis. Titano trioksido sluoksnis atkartoja safyro padėklo struktūrą. Titano dioksidas auginamas ant titano trioksido sluoksnio. Titano dioksido kristalinė struktūra skiriasi nuo titano trioksido struktūros, tačiau ją lemia žemiau esantis sluoksnis. Tai reiškia, kad galite sukurti titano dioksidą bet kurioje pageidaujamoje fazėje. Reikia tik keisti titano trioksido ir safyro padėklo struktūrą.
Mokslininkai taip pat parodė, kaip ši metodika gali būti naudojama su kompiuteriniais silicio lustais, kurie gali būti naudojami elektronikoje kaip išmanieji jutikliai.
Paveikslėlyje parodytas titano dioksidas, užaugintas ant titano trioksido sluoksnio bei safyro padėklo.
