Международная группа физиков разработала способ выявления топологических дефектов в плохо упорядоченных материалах. Данный метод позволит углубить понимание свойств множества аморфных систем.
Твердое вещество с хаотически расположенными молекулами и атомами называется аморфным материалом. Такая организация самая обычная для вещества во Вселенной. К примеру, клетки живых существ, стекло, полимеры, клей и гели — все это аморфные материалы.
Кристаллические материалы отличаются по строению от первых объектов. Внутренняя структура таких материалов настолько упорядочена, что ученые могут математически описать кристалл, так как он состоит из одинаковых, бесконечно повторяющихся элементарных ячеек. В целом это верно, однако при внимательном рассмотрении кристаллы, особенно природные, полны дефектов. Нарушения внутренней структуры кристаллов во многом определяют их свойства: цвет, способность к деформации, температуру плавления и способ распространения электрического тока.
Топологические дефекты представляют особенный интерес для исследователей. Вблизи таких точек структура кристалла искажена таким образом, что отдельные физические характеристики материала меняются существенно. изменяютЗначение по завершении обхода дефекта.
В аморфных системах, например стекле или случайной сети нейронных связей, топологические дефекты выявили лишь в 2021 году. Однако учёные до сих пор не могут… получитьНаличие топологических дефектов подтверждено в некристаллических материалах.
Международная команда физиков обнаружила топологические дефекты в аморфном коллоидном стекле, изготовленном из магнитных частиц путем случайного соединения в лабораторных условиях. Специальные методы численного анализа, примененные к видеомикроскопическим данным, позволили найти дефекты. опубликованы в журнале Nature Communications.
В эксперименте аморфное вещество представляло собой смесь полистирола и наночастиц оксида железа, стабилизированных додецилсульфатом натрия. sodium dodecyl sulfateмолекулы, расположенные на идеально ровной поверхности. Исследователи помещалиПоместили в магнитное поле и снимали происходящее в аморфном веществе на камеру, данные с которой стали основой для анализа и поиска дефектов.
По мнению исследователей, эксперимент с доказательством существования топологических дефектов в не упорядоченных системах — важный шаг в физике конденсированного состояния. контролироватьИсследование свойств аморфных материалов и систем поможет глубже понять сложные организованные объекты, начиная с нервных систем живых организмов и заканчивая структурой космоса.