Группа ученых Университета Вандербильта и Oak Ridge National Laboratory (ORNL) обнаружила совершенно новый вид кристаллического порядка, который одновременно показывает как кристаллические, так и поликристаллические свойства, которые они описывают как «переплетенные» кристаллы.

Исследователи открыли такое необычные расположение атомов при изучении наночастиц, изготовленных из полупроводникового медно-индиевого сульфида (CIS), который активно изучается для использования в солнечных элементах.

Уникальные характеристики, делают его идеальным для термоэлектрических приложений, которые превращают тепло в электричество.

Физик Sokrates Pantelides, один из сообщивших научную новость, говорит:

«Мы обнаружили эту новую форму во время исследования наночастиц. Скорее всего, это существует в тонких пленках или объемных образцов, но, видимо, оставались незамеченными до сих пор».

Кристаллическая решетка CIS достаточно сложная.

Когда химики Вандербильта вырастили наночастицы материала и изучали их, они обнаружили, что крошечные кристаллы имели гексагональную структуру решетки, с атомами серы занимавшими одну суб-решетку и атомами меди и индия, разделяющими другую.

В ходе изучения подробных атомно-масштабных изображений наночастиц, физики обнаружили: в то время как все атомы занимают точки идеальной гексагональной решетки Браве, медные и атомы индия образуют серию различных областей, где атомы индия и меди расположены по-разному. Границы между этими различными регионами, похожи на границы зерен в поликристаллических твердых телах.

Janet Macdonald объясняет:

«В CIS, атомы серы образуют прекрасно упакованные слои, а медь и ионы индия лежат между ними. Как варенье на бутерброде».

По словам исследователей,

чересстрочная кристаллическая структура необходима для оптимизации термоэлектрических приложений для выработки электроэнергии или охлаждения. Для термоэлектрических устройств нужен материал, который является отличным электрическим проводником и плохо проводит тепло.

Pantelides сказал:

«Мы еще не проверяли, но уверены, что эти материалы имеют высокую электропроводность и низкую теплопроводность … только то, что вам нужно для термоэлектриков. Поле теперь широко открыто для ученых, которые могут изготовить тонкие пленки и делать термоэлектрические измерения».