Неділя, 19 вересня 2021

Навчання

Що, та як - приходять одночасно

Вчені зафіксували чотиримірний рух атомів

Класичні теорії фазового переходу, тобто процесу, в ході якого матеріали плавляться, замерзають і випаровуються, можливо, доведеться дещо переглянути в результаті недавніх революційних наукових досліджень.


Так, група вчених з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі зафіксувала чотиримірний рух атомів у часі і тривимірному просторі, в процесі фазового переходу з твердого стану в рідке. За словами авторів, цей феномен виявили вперше.

Результати виявилися дивними, оскільки вони суперечать класичним теоріям про "нуклеацію" ", тобто об 'єднанню атомів у момент переходу з однієї фази в іншу. Нове дослідження може знайти застосування при створенні і вивченні нових матеріалів, хімічних речовин і біологічних процесів.

Ґрунтуючись на досвіді попередніх досліджень, група американських вчених використовувала електронний мікроскоп національної лабораторії Міністерства енергетики США в Берклі, штат Каліфорнія, щоб дослідити шари наночастинок сплаву заліза і платини розміром в 1/10000 товщини людської волосини. Зразки були нагріті до 520 градусів Цельсія, оскільки ця температура відповідає переходу з кристалічного стану в рідке. Через 9, 16 і 26 хвилин після нагрівання були зроблені тривимірні зображення, в той час як зразок обертався в мікроскопі.

Використовуючи спеціальні алгоритми, вчені відстежували зміни стану одних і тих же 33 ядер, всього 13 атомів, розташованих в одній наночастинці. "Люди думають, що важко знайти голку в копиці сіна" ", - сказав професор фізики і астрономії Каліфорнійського університету Цзяньвей Мяо. - Наскільки ж важко тоді знайти один і той же атом серед трьох мільйонів інших у три різні моменти часу?"


Як і очікували дослідники, сплав змінювався, повертаючись з рідкого, злегка хаотичного стану в новий, кристалічний, де атоми платини і заліза акуратно вирівняні. Однак, вчені зазначили, що при цьому ядра утворювали неправильні форми, замість ідеально круглих, як пророкують давно існуючі теорії. Крім того, замість очікуваних чітких кордонів, розташування атомів поблизу поверхні було більш безладним.

Хоча несведучій людині описані результати можуть здатися не особливо захоплюючими, це був перший випадок, коли "" нуклеація "" тобто освіта ядра, була зафіксована в дії.

"Нуклеація є практично невирішеною проблемою в багатьох галузях науки, - сказав один із співавторів Пітер Ерсіус. - Як тільки вдається візуалізувати якийсь феномен, можна починати думати про те, як його контролювати" ".

Це відкриття може призвести до появи більш якісних і міцних матеріалів, а також до більш глибокого розуміння закономірностей, що стоять за найважливішими хімічними і біологічними реакціями.

Найпопулярніше на сайті