US-Wissenschaftler entdecken zehn neue Kristallstrukturen aus einer einzigen Formel

Für das Projekt nutzte das Team

Für das Projekt nutzte das Team Barium, Antimon, Schwefel und Tellur, um aus einer einzigen Formel, BaSbQ3, mehrere Strukturen zu erzeugen, wobei Q Schwefel oder Tellur ist. Das Verhältnis:Sb:Q wurde auf 1:1:3 festgelegt. Eine Visualisierung der modularen Kristallstrukturen, die Northwestern entdeckt wurden.

Quelle: Argonne National Laboratory Die Forscher nderten lediglich die Anzahl und Anordnung der Schwefel- und Tellur-Atome im Kristall. Sie begannen mit einer Ba-Sb-Te-Verbindung und ersetzten teilweise Tellur durch Schwefel.

Obwohl die elektronische Struktur hnlich war, bildeten die Elemente keine typische gemischte Festlsung. Die berraschung war, dass fast jede Probe, die wir herstellten, als wir mehr Schwefel hinzufgten, eine andere Verbindung war, sagte Xiuquan Zhou, PhD, ein Postdoktorand am ANL. Jede Struktur war anders, aber als wir genauer hinsahmen, erkannten wir, dass sie durch eine mathematische Beziehung miteinander verbunden waren und alle in dieselbe Familie, eine sogenannte homologe Reihe, fielen. Vorhersehbare Muster Die nderung fhrte zu einer vllig neuen Abfolge unterschiedlicher Kristallstrukturen, die alle miteinander verwandt waren.

Was die Studie zeigt

Die Wissenschaftler bezeichneten dies als eine homologe Reihe. Um die Ergebnisse zu überprüfen, verwendeten sie Small-Angle X-ray Scattering am DuPont-Northwestern-Dow Collaborative Access Teambeamline sowie hochauflösende Pulver-Röntgenbeugung an der Beamline11-BM.

Zur Überprüfung der Materialzusammensetzung nutzten sie die Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie am Center for Nanoscale Materials (CNM).

Zudem setzten sie die Transmissionselektronenmikroskopie am Northwestern University Atomic and Nanoscale Characterization Experimental Center ein, um die Materialien auf atomarer Ebene abzubilden und die Strukturen zu validieren.

Was die Studie zeigt

Die Wissenschaftler identifizierten 10 Verbindungen mit einem Verhältnis von 1:1:3, Struktur aufweist. „Jede Verbindung ist neu, daher lohnt sich jede für das ursprüngliche Ziel der Supraleitung, Quantenphänomene und andere exotische Effekte“, erklärte Hengdi Zhao, PhD, ein Postdoktorand am ANL, in einer Pressemitteilung.

Da KI weiterhin auf bestehenden Daten basiert, unterstreicht die Arbeit die anhaltende Bedeutung menschlicher Intuition, insbesondere bei der Entdeckung völlig neuer Materialfamilien. Ihr Ziel ist es nun, einen klareren Rahmen für die Entdeckung zu schaffen, die für zukünftige Technologien geeignet sind. Die Studie wurde im Journal Science veröffentlicht.