Pyroelektrizität in zentrosymmetrischen Kristallen erzeugt
Wichtiger Schritt für die Entwicklung von Funktionswerkstoffen mit großem Spektrum von Eigenschaften.
Pyroelektrika reagieren auf eine Änderung der Umgebungstemperatur mit der Ausbildung einer elektrischen Oberflächenladung. Je nach Material können so Feldstärken von mehreren Kilovolt pro Millimeter entstehen. Pyroelektrika treten in einer breiten Vielfalt auf und bergen große Potenziale für den Einsatz in Energie- und Stoffwandlungsprozessen. Sie finden bereits kommerzielle Anwendungen als Strahlungsdetektoren eingesetzt und werden intensiv auf ihre Eignung als Materialien zur Energiewandlung, Restwärmenutzung oder für eisabweisende Beschichtungen untersucht.
Abb.: Ein SrTiO3 Einkristall in der pyroelektrischen Messkammer. (Bild:
S. Jachalke, TU Freiberg)
Forschern der TU Bergakademie Freiberg ist es nun erstmals gelungen, durch Anlegen eines elektrischen Feldes Pyroelektrizität in einer zentrosymmetrischen Kristallstruktur zu induzieren. Bei zentrosymmetrischen Kristallen handelt es sich um Kristalle, die durch die Spiegelung an einem Symmetriepunkt auf sich selbst abgebildet werden können. „Am Beispiel von Strontiumtitanat konnten wir mithilfe einer pyroelektrischen Messmethode die dynamischen defektchemischen und physikalischen Transportprozesse in externen elektrischen Feldern auf atomarer Skala studieren“, erläutert Juliane Hanzig.
Da die strukturellen Bedingungen für das Auftreten von Pyroelektrizität eine starke Einschränkung der Materialauswahl darstellen, war das Ziel der Untersuchungen die Bereitstellung einer breiteren Materialbasis mit einem großen Spektrum von thermischen, dielektrischen und optischen Eigenschaften. Auf diese Weise lassen sich verbesserte, in ihren Betriebsparametern an die jeweilige Aufgabe angepasste Funktionswerkstoffe bereitstellen. Als wesentliche Vorteile erweisen sich in diesem Zusammenhang die Schaltbarkeit und die stufenlose Regelbarkeit der Pyroelektrizität.
TUF / RK
