News

Dr. George Cordoyiannis z Odseka za fiziko trdne snovi F5 je v sodelovanju s kolegi iz Belgije in Velike Britanije v reviji Physical Review E objavil članek z naslovom Phase transitions study of the liquid crystal DIO with a ferroelectric nematic, a nematic, and an intermediate phase and of mixtures with the ferroelectric nematic compound RM734 by adiabatic scanning calorimetry.

Preučevali smo fazne prehode v seriji mešanic tekočih kristalov RM734 in DIO, ki kažejo nove vrste feroelektričnih nematskih faz. RM734 ima nematsko (N) in feroelektrično nematsko (NF) fazo, medtem ko ima DIO N in NF fazi, ločeni z vmesno fazo (Nx). S pomočjo kalorimetrije visoke ločljivosti smo izpeljali natančen fazni diagram v odvisnosti od sestave zmesi, to je v funkciji spremenljive feroelektrične sklopitve. Fazni diagram je skladen z idealnim obnašanjem zmesi, če so v analizi uporabljene skupne vrednosti enthalpije. Kritično obnašanje Nx–NF faznega prehoda zmesi kaže sistematičen trend vrednosti kritičnega eksponenta od α = 0,88 ± 0,10 za DIO proti α = 0,50 ± 0,05 (trikritično) pri počevanju koncentracije RM734.

Trenutni razvoj mehkih pametnih materialov z oblikovnim spominom je večinoma omejen na sintezo tankih vzorcev, kar močno omejuje njihovo praktično uporabo. Tridimenzionalnost materiala sicer lahko dosežemo z bolj zapletenimi metodami, kot npr. z aditivnim nanašanjem, toda za to potrebujemo namensko opremo, izdelava materiala pa je tipično počasna in omejena na manjše količine. M. Bobnar, N. Derets, S. Umerova, N. Novak, M. Lavrič, G. Cordoyiannis, B. Zalar in A. Rešetič, ter V. Domenici iz Italije smo razvili novi kompozitni material z oblikovnim spominom, ki temelji na disperziji glavno-verižnih tekočekristalnih elastomernih delcev (TKE) v polimerni matriki. Ta nam omogoča preprosto izdelavo pametnih materialov poljubnih oblik in velikosti, zlasti izdelavo večjih tridimenzionalnih vzorcev s polnim volumnom, kar je z običajnimi metodami težko realizirati. Oblikovni spomin izvira iz mehanskih lastnosti TKE delcev, katerih trdota se močno spreminja s temperaturo: Delci postanejo mehkejši pri višjih temperaturah, ko preidejo v t.i. izotropno fazo, in trdnejši pri nižjih ko so v steklasti fazi. Kompozit zato lahko preoblikujemo pri višjih temperaturah in nato z ohlajanjem novo obliko preko povišane trdote delcev tudi obdržimo. S takim termičnim cikliranjem vprogramiramo novo obliko vzorca. Oblikovni spomin nato preprosto ponastavimo s ponovnim gretjem v izotropno fazo delcev. Tak mehanizem oblikovnega spomina, t.j. izkoriščanje spremenljive trdote dospergiranih vključkev za programiranje oblike, je povsem nov.… Read the rest “Članek v reviji Nature Communications”

Eden glavnih izzivov pri razvoju materialov za sisteme za shranjevanje energije je doseganje visoke energijske gostote ob ohranjanju nizkih dielektričnih izgub. Kompozitni pristop, kjer so prevodni delci razpršeni v dielektrični matriki, učinkovito poveča dielektrično konstanto, a tudi poveča izgube. Alternativni pristop je delovanje pod visokimi električnimi polji, torej povečanje električne prebojne trdnosti (Eb) brez povečanja dielektrične konstante.

Fenilne skupine so temeljne komponente verig mnogih visokotemperaturnih polimerov in, odvisno od molekularne strukture polimera, lahko delokalizirani elektroni v teh skupinah izkazujejo delno pozitiven ali negativen naboj. S sintezo iz raztopin smo pripravili zmesi polieterimida (PEI) in poliimida (PI) in izvedli njihovo obsežno dielektrično karakterizacijo. Demonstrirali smo znatno povečanje Eb v zmeseh zaradi močnih elektrostatskih interakcij med različnimi polimernimi verigami; PEI namreč vsebuje tri negativno nabite fenile, PI pa dve močno pozitivno nabiti fenilni skupini. Elektrostatske interakcije (i) močno zmanjšajo število prostih nabojev in (ii) vodijo do veliko večje gostote pakiranja verig v zmeseh. Ker električni preboj povzročijo prav prosti naboji, ki jih zunanje električno polje pospeši v šibkih točkah, tj. prazninah v sistemu, obe lastnosti prispevata k povečanju Eb. Mešanje ustrezno usklajenih polimerov se je tako izkazalo kot izjemna strategija za izboljšanje dielektričnih lastnosti polimernih sistemov.

Objavljeno v: Vida Jurečič, Nikola Novak, Lovro Fulanović, Vid Bobnar, Space charge contributions to the dielectric response and breakdown strength of high-temperature polyetherimide/polyimide blends, Macromolecules 56, 1097 (2023).

Docenta Uroš Tkalec in Simon Čopar sta s skupino Xiaoguanga Wanga z državne univerze Ohio objavila članek o magnetno nadzorovani mobilnosti kapljic na poroznih tekočekristalnih površinah v reviji Nano Research. Avtorji poročajo o učinkih magnetnega polja na močenje in mobilnost vodnih kapljic na treh tipičnih mezofazah tekočih kristalov. Rezultati kažejo nove možnosti uporabe odzivnih površin, kjer lahko nadziramo premikanje kapljic vode z zunanjim magnetnim poljem.

Dr. Abdelrahim Ibrahim Hassanien je v sodelovanju s kolegi iz Nemčije v reviji Particle & Particle Systems Characterization objavil članek z naslovom Neuronal-like Irregular Spiking Dynamics in Highly Volatile Memristive Intermediate-scale AgPt-Nanoparticle Assemblies.

Nevromorfno računalništvo išče funkcionalne materiale, ki lahko posnemajo možganom podobno dinamiko za reševanje zapletenih računalniških problemov. Zanimivo je, da transportne lastnosti memristivnih materialov kažejo značilnosti, ki so tesno povezane z obnašanjem umetnih nevronov. Vendar so umetni nevroni bolj togi matematični koncepti kot realistične projekcije kompleksne nevronske dinamike. Nevroznanost kaže, da je zelo učinkovita predstavitev informacij na ravni posameznih nevronov odvisna od dinamičnih značilnosti, kot so ekscitatorni in inhibitorni prispevki, neenakomernost vzorcev proženja in časovne korelacije. V tem članku je uporabljen pristop prevodne mikroskopije atomskih sil za raziskovanje memristivne dinamike nanoobsežnih sklopov AgPt-nanodelcev na meji stabilnosti prevodnega stanja, kjer se zdi, da so fizikalne sile, ki povzročajo nastanek in razpad filamentarnih struktur, uravnotežene. To razkriva dinamični režim, v katerem memristivni odziv urejajo nepravilni vzorci izgorevanja. Pomen takšnega dinamičnega režima je utemeljen z veliko podobnostjo z obnašanjem, ki ga uravnavata vzbujanje in zaviranje v bioloških nevronskih sistemih, kar je ključno za nastavitev bioloških nevronskih sistemov v stanje, ki je najprimernejše za predstavitev informacij in računanje.