Anticrystal概念理解材料提供了新方法亚博网站下载

在过去的世纪,晶体的概念已经固态物理的中流砥柱。晶体是秩序的典范;晶体材料是由重复模式定义亚博网站下载其组成原子和分子。

现在物理学家在宾夕法尼亚大学和芝加哥大学的证据表明,一个新的概念应该加强我们对大多数材料的理解:anticrystal,理论扎实,完全是无序的。亚博网站下载

他们的工作表明,当试图了解一个真实的材料的机械性能,科学家将更好的服务在很多情况下开始anticrystal和添加顺序的框架,而不是从一个完美的水晶和增加障碍。这是因为即使稍微无序固体的力学性能可以有更多的共同点与anticrystal比一个完美的晶体。

理解这些属性是建模的关键材料将如何应对压力,以及新材料的设计和预测他们的行为。亚博网站下载

这项研究发表在《自然物理,是由安德里亚·刘教授在宾夕法尼亚大学艺术与科学学院的物理学;亚博老虎机网登录卡尔·古德里奇,研究生在她的团队;西德尼·内格尔,芝加哥大学的物理教授。

“完美晶体的想法的原因之一已经成功的在过去的100年里,“古德里奇说,“是因为一个不完美的水晶的属性往往非常相似。”

极控制之外的条件,没有真正的水晶是完美的;总是有障碍的地方在整个模式,称为缺陷。然而,当描述晶体材料的行为,科学家们首先对待它,就好像它是一个完美的水晶,然后根据这一点实际上是基于普遍的缺陷。知道确切的形状和位置的缺陷是没有必要的。

“但如果不断增加障碍,完美晶体的外推法失败。从描述的力学性能不能再完美的晶体。这就是anticrystal进来,”古德里奇说。

非晶质的、非晶态材料可能区域内部,原子在不同的重复模式,但没有亚博网站下载包罗万象的秩序。这意味着无法推断出玻璃或塑料的特性从一个完美的水晶,但是。工作范围的另一端,一个完全无序固体,没有可行的。并不是所有的障碍都是相似的,一副牌,例如,有一个“正确”的顺序,但可以钻进了一个天文数字般的大量不同的序列。

“在过去十年左右的时间,”刘说,“许多研究人员已经证明,所有这些不同的方式被完全无序确实有一些重要的共同点,喜欢你怎么可能是画一个特定的手即使所有的方法可以洗牌扑克牌。

“我们现在了解到,对于一个特定类的交互,理解为什么不同的眼镜有起点也有类似的属性,”她说。“这是发生在流体的相变成为无序固体的压力下,我们称之为干扰过渡。”

相变发生当一个国家的物质变成另一个,比如当水结冰。温度下降意味着水的氢和氧的原子不再有足够的精力去反弹六面模式的他们自然雀巢。在无法移动和流过去,氢和氧的原子结晶成固体冰。

然而,生产固体的另一种方式是由干扰粒子(如原子、分子,甚至沙粒)在一起,身体约束他们的动作在高压力。yabo214

“任何时候你有一个临界点相变,研究细节真的告诉你如何接近过渡系统远离过渡行为,”古德里奇说。

通过推断远离干扰过渡,研究人员表明,甚至相当有序材料表现出行为更接近那些anticrystal比一个完美的晶体。亚博网站下载

“需要七打乱完全随机化有序甲板上。但假设你就洗一次,”古德里奇说。“我们要说的是,当涉及到材料的力学行为,甚至这甲板上更接近于完全比完全有序重组。”亚博网站下载

“52大量思考排列时,”刘说,“但这不是接近阿伏伽德罗常数和不同的方式所有的原子在一块玻璃可以安排。”

玻璃或塑料有更好的起点将是一个研究和工业设计来说都是好事,但anticrystal的原则是强大的,因为他们可以提供洞察许多晶体材料。亚博网站下载使合金钢铁强等经常需要在他们的水晶模式越来越小,这意味着他们的行为是anticrystal所描述的越来越好。

“就像一个完美的水晶有很好定义的属性,”刘说,“anticrystal有良好定义的属性,我们可以认为真正的材料是介于两者之间。亚博网站下载我们显示的是,它不需要太多障碍anticrystal之前一个更好的起点。”

来源:http://www.upenn.edu/