Kvantinių medžiagų sujungimas su lazeriu atskleidžia atominį giminingumą

Lexas Kemperis yra NC valstijos fizikos docentas. Jis tiria kvantines medžiagas: kietąsias medžiagas, pasižyminčias puikiomis fizinėmis savybėmis, dėl kurių jos yra naudingos skaičiuojant ar naudojant energiją.

Kemperis neseniai buvo straipsnio „Nature Communications“ bendraautorius. Tai paaiškina tam tikros kvantinės medžiagos (Cerium tri-Telluride arba CeTe3) fazinį poslinkį, kai ją iš pusiausvyros išstumia labai greitas lazerio impulsas. Projektui vadovavo Mičigano valstijos universiteto mokslininkai su papildomais bendradarbiais iš Šiaurės vakarų universitetas O žemiau esančioje Argonne nacionalinėje laboratorijoje Kemper paaiškina, ką tyrėjų grupė nustatė ir kodėl tai svarbu.

Fazių keitimas yra pagrindinė fizikos ir chemijos dalis. Mes visi esame susipažinę su skirtingomis vandens procedūromis. Tačiau dalelių sistemos, keičiančios jos pobūdį ir veikimą, idėja yra plačiai paplitusi moksle. Nors mes žinome, kad vanduo virsta ledu, tikslus procesas sukelia daugybę ledų, kartais ledas yra skaidrus, o kartais jis neveikia, o skirtumas susijęs su tuo, kaip užšąla. Todėl ištyrę, kaip vyksta fazinis poslinkis, galima daug ką pasakyti apie pagrindinę fiziką ir apie fazę, kuri vyksta abiejose pusėse.

Kvantinės fizikos lygmenyje taikoma ta pati sąvoka. Mes galime pamatyti sistemos perėjimą iš vienos būsenos į kitą, kai lėtai keičiame temperatūrą esant kritinei temperatūrai. Pavyzdžiui, matome, kad medžiaga yra kieta, lygiai taip pat, kaip matome ledo figūrą. Bet nematome, kad vyksta atominis detalumo lygis. Šiame darbe mes galime tai įveikti ir atidaryti langą, kad pamatytume, kaip atomai pertvarko save iš vienos sistemos fazės į kitą atomo laiko skalėje (pikosekundėje).

Šiame darbe mes tyrėme CeTe3 kaip didesnės retų tritellurido medžiagų klasės dalį. Pažvelgus į jo atominę struktūrą aukštoje temperatūroje, ši medžiaga susidaro kaip įdėta stačiakampio formos grotelė. Kai temperatūra nukris, kvadratas pasikeis į kvadratą. Yra dvi kryptys, kurios gali atsirasti (pavadinkime tai A ir B), tačiau medžiaga pasirenkama viena. Kuris iš jų priklauso nuo vietinių įtempių ir deformacijų atsiradimo medžiagoje, atsirandančių dėl defekto.

Eksperimente mes panaudojome itin trumpą koncentruotą lazerio impulsą, kad trumpam išimtume sistemą iš stačiakampio „A“ būsenos ir pamatytume, kaip ji bando reformuoti. Kadangi nė vienoje stačiakampio būsenoje nėra ypač stipri varomoji jėga, sistema sukuria A ir B stačiakampius kaip vieną stačiakampį. (Pikosekundinių atomų metu) dominavo kitame, todėl vis dar liko maža, „neteisinga“ bala, kurią buvo sunku pašalinti ir kuri išsilaikė nanosekundėmis (100 kartų ilgiau).

Šie rezultatai mums nurodo pagrindinius fazės pokyčių aspektus, medžiagos dalys „kalbasi“ tarpusavyje, kad sulygintų savo atomus taip, kad jų forma sutaptų su visų kylančių energijų kraštovaizdžiu.

Kai žinosime, kas nutinka kvantinėms medžiagoms ir kaip jos keičia savo būseną atominiame lygmenyje, šias žinias galime panaudoti kurdami naujus ir geresnius prietaisus, tokius kaip MRT ir patobulintą kompiuterio atmintį.

Nuoroda: „Spontaniškai simetriška nesubalansuota dinamika, prasiveržianti į paslėptą krūvio tankio bangos būseną“. Faranzhou Josephas Williamsas Suisunas Christosas. Demalliacas Mercouri G. Kanatzidis Aleksandras F. Kemperis ir Chong-Yu Ruanas, 2021 m. Sausio 25 d. Gamtos bendravimas.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20834-5

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.