Respuesta dieléctrica universal

En física e ingeniería eléctrica , la respuesta dieléctrica universal , o UDR , se refiere al comportamiento emergente observado de las propiedades dieléctricas exhibidas por diversos sistemas de estado sólido. En particular, esta respuesta ampliamente observada implica una escala de ley de potencia de las propiedades dieléctricas con la frecuencia en condiciones de corriente alterna , CA. Definida por primera vez en un artículo histórico de AK Jonscher en Nature publicado en 1977, ^[1] los orígenes de la UDR se atribuyeron al predominio de las interacciones de muchos cuerpos en los sistemas y su equivalencia de red RC análoga. ^[2]

La respuesta dieléctrica universal se manifiesta en la variación de la conductividad de CA con la frecuencia y se observa con mayor frecuencia en sistemas complejos que constan de múltiples fases de materiales similares o diferentes. ^[3] Dichos sistemas, que pueden denominarse materiales heterogéneos o compuestos, pueden describirse desde una perspectiva dieléctrica como una gran red que consta de elementos de resistencia y condensador, también conocida como red RC . ^[4] A frecuencias bajas y altas, la respuesta dieléctrica de los materiales heterogéneos está gobernada por vías de percolación. Si un material heterogéneo está representado por una red en la que más del 50% de los elementos son condensadores, se producirá percolación a través de los elementos condensadores. Esta percolación da como resultado una conductividad a frecuencias altas y bajas que es directamente proporcional a la frecuencia. Por el contrario, si la fracción de elementos condensadores en la red RC representativa (P _c ) es inferior a 0,5, el comportamiento dieléctrico en regímenes de baja y alta frecuencia es independiente de la frecuencia. A frecuencias intermedias, una gama muy amplia de materiales heterogéneos muestra una región emergente bien definida, en la que se observa una correlación de ley de potencia de la admitancia a la frecuencia. La región emergente de la ley de potencia es la característica clave de la UDR. En materiales o sistemas que presentan UDR, la respuesta dieléctrica general de frecuencias altas a bajas es simétrica, y se centra en el punto medio de la región emergente, lo que ocurre en redes RC equivalentes a una frecuencia de : . En la región emergente de la ley de potencia, la admitancia del sistema general sigue la proporcionalidad general de la ley de potencia , donde el exponente de la ley de potencia α se puede aproximar a la fracción de capacitores en la red RC equivalente del sistema α≅P _c . ^[5]${\displaystyle \omega =(RC)^{-1}}$${\displaystyle Y\propto \omega ^{\alpha }}$

La escala de la ley de potencia de las propiedades dieléctricas con la frecuencia es valiosa para interpretar los datos de espectroscopia de impedancia con vistas a la caracterización de las respuestas en materiales ferroeléctricos y multiferroicos emergentes . ^{[6] [7]}