該研究為設(shè)計(jì)具有獨(dú)特和獨(dú)特特征的新材料創(chuàng)造了可能
2016年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)旨在表彰二維(2D)材料的豐富行為,如原子、分子或電子在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng) 。
與它們的三維(3D)對(duì)應(yīng)物相比,這些材料表現(xiàn)出新穎的特性,它們的闡明是凝聚態(tài)物理研究的前沿 。
一個(gè)非常有趣的情況是2D晶體的行為 。與總是熔化成液態(tài)或“相”的3D材料不同,該理論預(yù)測(cè)2D晶體將熔化成一種稱為六方晶體的新相 。
【該研究為設(shè)計(jì)具有獨(dú)特和獨(dú)特特征的新材料創(chuàng)造了可能】本質(zhì)上,六方晶體處于晶相和液體之間的中間狀態(tài) , 因?yàn)樗慕M成粒子表現(xiàn)出長(zhǎng)距離的取向順序(如晶體),但只有短距離的位置順序(如液體) 。
即使是由同一個(gè)硬盤(pán)組成的最簡(jiǎn)單的2D模型材料,確認(rèn)二維晶體熔化成六方相也是物理學(xué)中時(shí)間最長(zhǎng)的問(wèn)題之一 。
經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次嘗試(跨越40年),這個(gè)解決方案在2011年通過(guò)使用大型計(jì)算機(jī)模擬得到解決 。
在GW4大學(xué)的合作中,布里斯托大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院的johnrussell博士和巴斯大學(xué)中文系的NigelWilding教授已經(jīng)開(kāi)始利用高性能計(jì)算機(jī)的綜合力量在兩所大學(xué)進(jìn)行表演 。當(dāng)考慮兩種類型粒子的混合時(shí),二維晶體的行為變得更加奇怪 。
他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》 。
Russo博士說(shuō):“在這項(xiàng)研究中 , 我們考慮了我們之前研究的2D硬盤(pán)系統(tǒng),但它不同:我們引入了第二個(gè)硬盤(pán),它只有其他硬盤(pán)的70% 。
“有趣的是,我們發(fā)現(xiàn)第二個(gè)圓盤(pán)的存在使六相相消失了 。”
丁教授補(bǔ)充說(shuō):“當(dāng)小圓盤(pán)的濃度極低時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況:只有1%的圓盤(pán)被換成更小的物種,這足以損失六價(jià)體 。
“我們發(fā)現(xiàn)六價(jià)物質(zhì)是這樣一種微妙的狀態(tài) , 因?yàn)樗撵刂槐纫后w大一點(diǎn)點(diǎn) 。
"加入小顆粒會(huì)增加液體的熵 , 進(jìn)而破壞己酸."
研究人員表示,他們的研究有助于對(duì)迷人的二維物理有一個(gè)基本的了解,并為設(shè)計(jì)具有獨(dú)特和奇特特征的新材料打開(kāi)了大門 。
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