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研究为设计具有奇特和奇特特性的新材料创造了可能性

更新时间:2021-10-14 08:25:35

2016年诺贝尔物理学奖旨在表彰二维(2D)材料的丰富行为,如限制在平面内运动的原子、分子或电子。

与它们的三维(3D)对应物相比,这些材料表现出新颖的特性,它们的阐明是凝聚态物理研究的前沿。

一个非常有趣的情况是2D晶体的行为。与3D材料总是熔化成液体或“相”不同,理论预测2D晶体将熔化成一种称为六晶的新相。

本质上,六方晶体处于晶相和液体之间的中间状态,因为其组成粒子表现出长距离的取向序列(如晶体),而只有短距离的位置序列(如液体)。

即使是由同一个硬盘组成的最简单的2D模型材料,确认2D晶体熔化成六方晶相也是物理学中时间最长的问题之一。

经过多次尝试(跨越四十年),这个解决方案在2011年通过使用大型计算机模拟得到解决。

在两者的合作中,布里斯托大学数学学院的john russell博士和巴斯大学中文系物理系的Nigel Wilding教授已经开始利用高性能计算机的联合力量在两所大学进行表演。当考虑两种粒子的混合时,二维晶体的行为变得更加奇怪。

他们的发现发表在《物理评论快报》。

Russo博士说:“在这项研究中,我们考虑了之前研究的2D硬盘系统,但情况不同:我们引入了第二个硬盘,它只有其他硬盘的70%。

“有趣的是,我们发现第二个圆盘的存在使六相相消失了。”

Wilding教授补充说:“当小圆盘的浓度极低时就会发生这种情况:只有1%的圆盘被换成了更小的物种,这足以损失六价体。

“我们发现六价物质处于如此微妙的状态,因为它的熵只比液体的熵大一点点。

"加入小颗粒会增加液体的熵,进而破坏己酸."

研究人员表示,他们的研究有助于获得对迷人的二维物理的基本理解,并为设计具有独特和奇特特征的新材料打开了大门。

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