Fig.1:Schema dell'interfaccia dell'ossido di perovskite. Credito:Università di Osaka
Le perovskiti sono un tipo di minerale e una classe di materiali, e hanno attirato molta attenzione per le loro potenziali applicazioni a tecnologie come quelle utilizzate nelle celle solari. Questi materiali unici hanno strutture ben ordinate e mostrano molte proprietà interessanti che potrebbero essere utili in altre aree dell'elettronica. Una tale varietà di proprietà nella stessa struttura portante consente diversi tipi di perovskiti, con proprietà diverse, essere uniti uniformemente senza rompere la coerenza reticolare. Essere in grado di esaminare le strutture a queste interfacce è importante per i ricercatori che studiano le perovskiti, ma le tecniche attualmente utilizzate hanno una risoluzione insufficiente o producono risultati complessi che sono molto difficili da analizzare.
Ora, I ricercatori guidati dall'Università di Osaka hanno trovato un modo per modellare le interfacce di ossido di perovskite con grande precisione e accuratezza utilizzando un nuovo approccio computerizzato per individuare la struttura corretta dai dati a raggi X. Recentemente hanno riportato le loro scoperte nel Journal of Applied Cristallografia.
"L'utilizzo della tipica microscopia elettronica a trasmissione a scansione su ossidi di perovskite richiede il taglio di campioni, che possono danneggiare la superficie e influenzare la risoluzione, ", afferma l'autore principale dello studio Masato Anada. "Gli approcci di diffrazione a raggi X di superficie evitano questi effetti, ma l'analisi dei dati è complessa, così poche persone usano questo metodo. Il nostro metodo di raffinamento basato su Monte Carlo fornisce un modo rapido per cercare la struttura più probabile dai dati a raggi X, ed è abbastanza versatile da essere applicato a più interfacce variabili."
I metodi Monte Carlo aiutano a prevedere l'aspetto probabilmente della struttura di un'interfaccia. apportando piccole modifiche, con determinate restrizioni, molte diverse strutture possibili possono essere simulate casualmente.
L'applicazione di questa tecnica all'interfaccia tra le perovskiti e il confronto dei dati dei raggi X simulati con misurazioni reali consente ai ricercatori di identificare rapidamente le strutture di perovskite più probabili.
Fig.2:Esempio delle prestazioni del software. (sopra) Spostamento atomico della struttura del modello in funzione della profondità. (in basso) Profili di intensità dei raggi X sparsi calcolati dalla struttura del modello (dati demo, cerchi aperti), modello strutturale iniziale (curva blu) e il risultato del raffinamento (curva rossa). In questa figura, l'analisi sui dati demo per mostrare l'accuratezza del metodo. Viene anche riportata l'analisi su un dataset ottenuto sperimentalmente. Credito:Università di Osaka
Hanno testato il loro nuovo metodo su un set di dati a raggi X simulato da una struttura di interfaccia realistica tra due tipi di ossidi di perovskite, e la struttura finale perfezionata dalla loro modellazione era molto vicina alla struttura effettiva dell'interfaccia.
"Le caratteristiche delle interfacce di perovskite sono ideali per testare alcune teorie nella fisica della materia condensata e per creare nuovi tipi di sistemi di materiali elettronici, " afferma il coautore Yusuke Wakabayashi. "Il nostro approccio rende l'analisi dei complessi dati strutturali di queste interfacce molto più semplice, ed è anche robusto per strutture interfacciali irregolari. Questo approccio dovrebbe essere utile per chiunque stia attualmente indagando su queste strutture".
