परावैद्युत और फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ
परावैद्युत और फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ ऐसे कुचालक होते हैं जो विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकृत हो जाते हैं; फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थों में एक स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण भी होता है जिसे स्विच किया जा सकता है, जिससे उनमें उच्च परावैद्युतांक, पीजोइलेक्ट्रिक युग्मन और स्मृति व्यवहार होता है।
Definition
एक परावैद्युत एक कुचालक पदार्थ है जो एक अनुप्रयुक्त क्षेत्र में एक विद्युत ध्रुवीकरण विकसित करता है; एक फेरोइलेक्ट्रिक एक परावैद्युत है जिसमें एक स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण होता है, जो एक गैर-केंद्रसममित संरचना से उत्पन्न होता है, जिसे एक बाहरी क्षेत्र द्वारा उलटा जा सकता है।
Scope
यह विषय ध्रुवीकरण योग्य कुचालकों के रसायन विज्ञान को शामिल करता है: परावैद्युत ध्रुवीकरण और परावैद्युतांक के तंत्र, पीजोइलेक्ट्रिसिटी के लिए समरूपता आवश्यकताएँ, और फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थों का स्वतःस्फूर्त, स्विच करने योग्य ध्रुवीकरण, जिसका उदाहरण बेरियम टाइटेनेट जैसे पेरोव्स्काइट टाइटेनेट हैं। यह फेरोइलेक्ट्रिक और पैराइलेक्ट्रिक अवस्थाओं के बीच क्यूरी संक्रमण, डोमेन और हिस्टेरेसिस, और कैसे संघटन इन ऑक्साइडों को कैपेसिटर, एक्चुएटर, सेंसर और मेमोरी के लिए ट्यून करता है, का वर्णन करता है।
Core questions
- कौन से तंत्र एक परावैद्युत को उसका परावैद्युतांक प्रदान करते हैं?
- पीजोइलेक्ट्रिसिटी और फेरोइलेक्ट्रिसिटी के लिए किस क्रिस्टल समरूपता की आवश्यकता होती है?
- एक फेरोइलेक्ट्रिक में स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण कैसे उत्पन्न होता है और स्विच होता है?
- क्यूरी संक्रमण फेरोइलेक्ट्रिक और पैराइलेक्ट्रिक अवस्थाओं को कैसे जोड़ता है?
Key concepts
- परावैद्युत परावैद्युतांक
- इलेक्ट्रॉनिक, आयनिक और द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण
- पीजोइलेक्ट्रिसिटी
- स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण
- क्यूरी तापमान
- फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन और हिस्टेरेसिस
Key theories
- ध्रुवीकरण तंत्र और परावैद्युतांक
- एक अनुप्रयुक्त क्षेत्र एक परावैद्युत में इलेक्ट्रॉनिक, आयनिक और द्विध्रुवीय ध्रुवीकरण के माध्यम से आवेश को विस्थापित करता है, ऊर्जा का भंडारण करता है और प्रभावी धारिता को बढ़ाता है; परावैद्युतांक का परिमाण और आवृत्ति प्रतिक्रिया दर्शाती है कि कौन से तंत्र संचालित होते हैं।
- ध्रुवीय विरूपण से फेरोइलेक्ट्रिसिटी
- क्यूरी तापमान से नीचे, बेरियम टाइटेनेट जैसे पेरोव्स्काइट एक गैर-केंद्रसममित संरचना अपनाते हैं जिसमें एक स्वतःस्फूर्त, स्विच करने योग्य ध्रुवीकरण होता है; संबंधित सॉफ्ट-मोड विरूपण बहुत उच्च परावैद्युतांक और उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले पीजोइलेक्ट्रिक युग्मन को प्रदान करता है।
Mechanisms
फेरोइलेक्ट्रिक पेरोव्स्काइट्स में धनायन का एक छोटा ऑफ-सेंटर विस्थापन एक द्विध्रुव बनाता है; क्यूरी तापमान से नीचे ये द्विध्रुव डोमेन में संरेखित होते हैं, जिससे स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण होता है, और एक अनुप्रयुक्त क्षेत्र डोमेन को पुनर्व्यवस्थित करता है, जिससे हिस्टेरेसिस लूप और उपकरणों में उपयोग होने वाला मजबूत पीजोइलेक्ट्रिक तनाव उत्पन्न होता है।
Clinical relevance
परावैद्युत और फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थ मल्टीलेयर सिरेमिक कैपेसिटर, पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर, एक्चुएटर और अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में फेरोइलेक्ट्रिक और उच्च-परावैद्युतांक गेट परावैद्युत, और गैर-वाष्पशील फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरीज़ का आधार हैं, जिसमें परावैद्युतांक, क्यूरी तापमान और युग्मन को निर्धारित करने के लिए संघटन का चयन किया जाता है।
History
पीजोइलेक्ट्रिसिटी की खोज क्यूरी भाइयों ने 1880 में की थी, और फेरोइलेक्ट्रिसिटी को पहली बार 1920 के दशक में रोशेल नमक में पहचाना गया था। बेरियम टाइटेनेट में फेरोइलेक्ट्रिसिटी की युद्धकालीन खोज, और इसके पेरोव्स्काइट विरूपण के मेगा के संरचनात्मक अध्ययनों ने ऑक्साइड फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थों की स्थापना की जो अब इलेक्ट्रोसिरेमिक कैपेसिटर और पीजोइलेक्ट्रिक उपकरणों पर हावी हैं।
Key figures
- Jacques Curie
- Pierre Curie
- Helen Megaw
Related topics
Seminal works
- moulson2003
- callister2018
Frequently asked questions
- एक परावैद्युत और एक फेरोइलेक्ट्रिक में क्या अंतर है?
- सभी फेरोइलेक्ट्रिक परावैद्युत होते हैं, लेकिन एक सामान्य परावैद्युत केवल तभी ध्रुवीकृत होता है जब एक क्षेत्र लगाया जाता है और हटाए जाने पर शून्य ध्रुवीकरण पर लौट आता है। एक फेरोइलेक्ट्रिक में कोई क्षेत्र न होने पर भी एक स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण होता है, और उस ध्रुवीकरण को स्थिर अभिविन्यासों के बीच स्विच किया जा सकता है, जिससे स्मृति और हिस्टेरेसिस होता है।
- एक फेरोइलेक्ट्रिक गर्म होने पर अपने विशेष गुण क्यों खो देता है?
- अपने क्यूरी तापमान से ऊपर एक फेरोइलेक्ट्रिक एक उच्च-समरूपता, केंद्रसममित पैराइलेक्ट्रिक संरचना में बदल जाता है जिसमें ध्रुवीय विरूपण गायब हो जाता है। स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण के बिना, फेरोइलेक्ट्रिक और पीजोइलेक्ट्रिक व्यवहार तब तक गायब हो जाते हैं जब तक कि सामग्री को क्यूरी बिंदु से नीचे ठंडा नहीं किया जाता।