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Science-Veröffentlichung zu neuer Technik Materialeigenschaften durch Dehnen verändern

[16.04.2020]

Oxide sind Keramiken, die unter mechanischer Verspannung spröde brechen, ganz im Gegensatz zu den gut verformbaren Metallen. Nun ist es einem internationalen Wissenschaftler-Team, zu dem auch Theoretische Physiker der UDE gehörten, gelungen, Membranen aus Oxiden zu erzeugen, die extreme Verspannungen von bis zu 8 Prozent verkraften können.

Werden die Abstände zwischen den Atomen gedehnt, dann können die Elektronen lokalisieren und es entstehen neuartige Eigenschaften, wie z.B. im konkreten Fall ein Übergang von einem leitenden zu einem isolierenden Zustand. Dieser in „Science“ veröffentlichte Durchbruch kann künftig dazu dienen, die Funktionalität von Materialien gezielt zu designen – zum Beispiel für Sensoren oder Detektoren.

Gemeinsam mit Kollegen der Northwestern University (USA) haben Manish Verma und Professor Rossitza Pentcheva die Ursachen und zugrundeliegenden Mechanismen für das Verhalten des Materials Lanthan-Calcium-Manganoxid (La1-xCaxMnO3, LCMO) unter extremer Zugspannung mittels Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen untersucht. Dabei konnten die Physiker zeigen, dass LCMO im Normalzustand metallische und ferromagnetische Eigenschaften aufweist, unter Zugspannung von 5 Prozent jedoch in einen Isolator mit antiferromagnetischer Ordnung übergeht. Dieser ist charakterisiert durch eine Streifen-Ladungsordnung von Mn3+ und Mn4+-Ionen.

Die statistische Verteilung der Lanthan- und Calcium-Ionen erforderte große Simulationszellen und wurde auf dem Hochleistungsrechner „MagnitUDE“ der UDE simuliert.

Ausführliche Pressemeldung der federführenden Stanford University.

Bild: Ladungsgeordnete Phase des Lanthan-Calcium-Manganoxids.

Originalveröffentlichung: Seung Sae Hong et al., Science, 5 April 2020

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Rossitza Pentcheva, Computational Materials Physics, Tel. 0203 37 9-2238, rossitza.pentcheva@uni-due.de

Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203 37 9-8176, birte.vierjahn@uni-due.de