Exploring structural contributions to ferroelectricity of amino-acid based ferroelectric crystals of glycine silver nitrate

Bài báo thuộc danh mục ISI (Q4) do nhóm tác giả TS. Lưu Thị Nhạn – Phó Trưởng khoa khoa Khoa học cơ bản- trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; Ths. Ngô Thị Hoa- Giảng viên Vật Lý- Khoa học cơ bản- trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; TS. Nguyễn Hoài Thương- Khoa Điện-Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; Ths. Phan Thị Bích Thảo- Khoa Điện-Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đăng trên tạp chí Ferroelectrics ngày 29 tháng 07 năm 2023 trong tập 613 số 1 năm 2023 từ trang 31 đến trang 40.

Glycine là một axit amin tự nhiên đơn giản nhất có tính sắt điện được ứng dụng trong các thiết bị sinh học quang tử và áp điện. Vai trò của glycine và các hợp chất của nó vô cùng quan trọng không chỉ trong các sinh vật sống mà còn cả trong công nghệ kỹ thuật.

Glycine silver nitrate (GSN) cũng như glycine là vật liệu thuộc họ sắt điện như triglycine sulfate, glycine sodium nitrate, glycine phosphate… Do những tính chất đặc trưng của nó, loại vật liệu này đã được áp dụng trong một số ứng dụng bao gồm bộ nhớ, cảm biến sinh học và cảm biến hồng ngoại. Mặc dù có nhiều chất sắt điện có chứa glycine đã được phát hiện, nhưng chỉ có một số vật liệu được nghiên cứu kỹ lưỡng. Tiềm năng của những vật liệu này vẫn còn rất lớn nếu chúng ta nghiên cứu đầy đủ hơn. Và GSN cũng là vật liệu như vậy.

Do GSN là vật liệu sắt điện nên cấu trúc của nó sẽ bị thay đổi đáng kể khi thay đổi nhiệt độ. Cụ thể, cấu trúc của nó biến đổi từ pha thuận điện sang pha phân cực trong quá trình nguội đi sau khi vượt qua nhiệt độ Cuire Tc = 218K. Hiểu rõ bản chất của quá trình trên chính là chìa khóa cho các ứng dụng trong thực tế của loại vật liệu này. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu cấu trúc của vật liệu này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ vài trò của các axit amin như glycine trong các hợp chất có gốc axit amin trong tự nhiên. Cho đến nay, mới chỉ có một số các công trình làm rõ các tính chất của GSN. Hơn nữa các phương pháp sử dụng trong các công trình này hoàn toàn là thực nghiệm. Chính vì vậy, trong bài báo này chúng tôi kết hợp cả phương pháp nghiên cứu thực nghiệm FTIR và phương pháp lý thuyết của định luật hyperbol để nghiên cứu.

Khác với các công trình đã công bố, kết quả nhận được trong bài này chỉ ra rằng nguồn gốc của sự biến đổi cấu trúc khi giảm nhiệt độ trong GSN có liên quan đến sự biến dạng N-H của glycine do vai trò của các khuyết tật.

Abstract: The work provides a joint theoretical and experimental approach to explore the structural contributions to ferroelectricity for an amino acid-based ferroelectric of glycine silver nitrate (GSN). The experiments included Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and dielectric spectroscopy. The theoretical analysis was conducted by using hyperbolic law (HL). Unlike the published works, the obtained results indicated that the origin of structural changes when reducing temperature in GSN is related to the N-H deformation of glycine due to the enhanced role of defects.

Keywords: Glycine silver nitrate; Ferroelectrics; Infrared spectroscopy; Hyperbolic law; Permittivity

Toàn văn bài báo tải về tại đây: https://doi.org/10.1080/00150193.2023.2215520

Một vài hình ảnh trong bài báo