Странная фаза вещества, которая раньше существовала исключительно в области теории, наконец-то обнаружена в реальном материале.
Она известна как фаза брэгговского стекла – странное, казалось бы, парадоксальное расположение атомов в стеклянный материал, частицы которого почти так же упорядочены, как и в идеальном кристалле. Ученые даже не были уверены в существовании брэгговского стекла, но оно существовало, скрываясь в сплаве палладия, вставленном между слоями тербия и теллура (PdxErTe3).
Открытие, сделанное физиком Кришнанандом Маллайей из Корнелльского университета и опубликованное в журнале Nature Physics, не только проливает свет на поведение материалов, но и демонстрирует новый мощный набор методов исследования. атомные структуры экзотических материалов.
Фазы, о которых идет речь, связаны с тем, как устроены атомы и молекулы. Дальнеупорядоченная фаза — это фаза, в которой молекулы в кристаллическом твердом теле расположены аккуратным геометрическим трехмерным узором. Неупорядоченная фаза — это фаза, в которой все составляющие атомы перемешаны. Жидкости разупорядочены таким образом, как и некоторые твердые тела, например стекло.
Между этими упорядочениями физики предсказали существование третьей фазы. Это стекло Брэгга.
Маллайя и его команда подумали, что они могут найти его в материале, содержащем волну зарядовой плотности (ВЗП) — явление, обычно встречающееся в двумерных материалах и описывающее периодическую модуляцию заряда материала. плотность. Думайте об этом как о «волне» в том, как распределяются электроны.
Для каждой из трех фаз ВЗП ведет себя по-разному. Для дальноупорядоченной фазы ВЗП коррелирует со структурой материала и продолжается бесконечно. В неупорядоченном состоянии он разрушается на конечном расстоянии. Для стекла Брэгга корреляция нарушается – но медленнее и на большем расстоянии, чем в неупорядоченном состоянии, и кажется, что она исчезает только на бесконечных расстояниях.
«Задача, — говорит физик Ын-А Ким из Корнеллского университета, — состоит в том, чтобы обнаружить эти различия на основе экспериментальных данных, которые также отражают реальные проблемы, такие как шум и конечное разрешение экспериментальной установки».
Чтобы обнаружить фазу, потребовалось много работы. Во-первых, был материал; PdxErTe3 был тщательно изучен учеными из SLAC и Стэнфорда несколько лет назад и определил, что он подходит для их целей.
Чтобы исследовать структуру материала, исследователи отправили образцы в Аргоннскую национальную лабораторию. Там PdxErTe3 подвергся бомбардировке рентгеновскими лучами, чтобы измерить, как свет преломляется внутри материала.
Наконец, Чтобы изучить и проанализировать огромное количество данных рентгеновской дифракции, исследователи использовали инструмент анализа данных машинного обучения под названием рентгеновская температурная кластеризация (X-TEC). Это позволило им исследовать тысячи пиков ВЗП. «Впервые флуктуации ВЗП были проанализированы на основе более чем нескольких пиков», отмечают исследователи.
От асимметрии пиков ВЗП Маллайя и его команда утверждают, что наконец определили существование фазы брэгговского стекла, экспериментально подтвердив ее существование в реальном мире. Это представляет собой значительный прогресс в понимании этой неуловимой фазы.
Помимо подтверждения существующих моделей, их методы также должны оказаться полезными для будущих исследований: инструмент X-TEC смог извлечь характеристики из данных с высокой точностью, с высокой скоростью, что обещает множество открытий в будущем.
«Используя инструменты машинного обучения и подходы в области науки о данных, мы можем решать сложные вопросы и отслеживать тонкие сигнатуры посредством всестороннего анализа данных», – Ким говорит.
Результаты команды были опубликованы в журнале Nature Physics.
Spherex означает спектро-фотометр для истории вселенной, эпохи реонизации и исследователя ICES. Это их новый инфракрасный…
Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…
Amazon готовится запустить свою первую полную партию спутников Project Kuiper на следующей неделе, отмечая решающую…
Квантовая машина использовала запутанные кубиты для создания числа, сертифицированного как по-настоящему случайное впервые, демонстрируя удобную…
материя и антивещество должны были полностью уничтожить друг друга назад, оставив вселенную очень пустое место.…
Еще раз, Марс подарил нам пример чего -то, что, кажется, в изобилии: чрезвычайно необычные и…