hrvatski

Kooperativno gibanje iona žive u ionskom vodiču Cu2HgI4

Pojava ionske vodljivosti u čvrstom stanju ima ogromnu tehnološku primjenu, posebno zbog razvoja baterija. Ipak, nije uvijek jasno što uzrokuje prijelaz neke tvari iz izolatorskog u vodljivo stanje i kako ioni uspijevaju putovati kroz rešetku relativno nesmetano. Ovaj problem posebno je zanimljiv kad se u materijalu pojavljuje djelomičan ili potpun nered. Pitanja o korelacijama i transportnim mehanizmima ostaju otvorena, a ionski vodič Cu2HgI4 pokazao se vrlo prikladnim za njihovo proučavanje. Uporabom pažljivo dizajniranih NMR eksperimenata pokazat ćemo da električnu struju u vodljivoj fazi prenose teški ioni Hg2+, a ne znatno lakši i manji ioni Cu+. Nered u podrešetci bakra nastupa na temperaturi izolator-vodič prijelaza, ali bakrovi ioni ostaju gotovo statični. Premda neka strukturna mjerenja ukazuju na mogućnost vod¯enja živom [1], najnovija istraživanja neutronskog raspršenja su u skladu s uvriježenim mišljenjem da je vodljivost dominirana bakrovim ionima [2]. Naša mjerenja NMR-om su selektivna na dinamiku pojedinih iona i nesumnjivo pokazuju da je živa glavni nositelj vodljivosti, ali i da je difuzija žive anomalna. Ovaj neočekivani rezultat potaknuo nas je na detaljnije proučavanje mehanizma gibanja živinih iona te smo izmjerili frekventnu ovisnost nelinearne vodljivosti. Ona je usko povezana s prostornim korelacijama gibanja [3], a rezultati daju prvi izravni eksperimentalni dokaz kooperativnog skakanja iona u krutini. Za objašnjenje kooperativnosti predložit ćemo jednostavan model, povezan s prijašnjim radovima na staklima [4], sa samo dva kljuˇcna sastojka – nered i postojanje dviju vrsta čestica, sporih (bakar) i brzih (živa). Usporedit ´cemo rezultate s nedavnim studijama staklastih materijala [5] i koloidnih gelova [6], povezuju´ci time dva naizgled različita podruˇcja istraživanja. Rad je izraden na opremi nabavljenoj u sklopu FP7 projekta 229390 SOLeNeMaR. [1] L. Eriksson, P. Wang, and P. Werner, Z. Kristallog. 197, 235 (1991) [2] S. Hull and D. A. Keen, J. Phys.: Cond. Matt. 12, 3751 (2000) [3] E. Lippiello, F. Corberi, A. Sarracino, and M. Zannetti, Phys. Rev. E 78, 041120 (2008) [4] D. Čapeta and D. K. Sunko, Phys. Rev. B 74, 220201(R) (2006) [5] C. Crauste-Thibierge, C. Brun, F. Ladieu, and D. l’Hote, Phys. Rev. Lett. 104, 165703 (2010) [6] A. Duri and L. Cipelletti, Europhys. Lett. 76, 972 (2006).

ionski vodiči; nuklearna magnetska rezonancija; nelinearna vodljivost

nije evidentirano