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

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.