固态物理学家认为“抗orystal”

可以将材料描述为与完美有序的晶体的光谱相于完全无序的抗orystal。

物理学家表明，抗orystal是一种完全混乱的理论巩固，应该暗逆我们对大多数材料的理解。

在上个世纪，晶体的概念一直是固态物理的主要原体。晶体是秩序的包裹;结晶材料由重复模式定义它们的组分原子和分子。

现在，宾夕法尼亚大学和芝加哥大学的物理学家有证据表明，一个新的概念应该暗逆我们对大多数材料的理解：抗orystal，一种完全无序的理论固体。

他们的作品表明，在试图了解真实的材料的机械性质时，通过从抗orystall和添加订单的框架开始，科学家将在许多情况下更好地服务，而不是以完美的晶体和添加疾病开始。这是因为甚至略微无序固体的机械性能与抗orystal的实际相同，而不是完美的晶体。

了解这些属性对于建模材料如何应对压力，以及设计新材料并预测其行为至关重要。

在自然物理学中发表的研究是由宾夕法尼亚州艺术与科学学院物理学教授的Andrea Liu进行的; Carl Goodrich是她群体的研究生;芝加哥大学物理学教授和西德尼纳格尔。

“在过去的100年里，完美水晶的想法在过去的100年里的理念之一，”Goodrich说，“是因为不完美的水晶的性质往往非常相似。”

在极度控制的条件之外，没有真正的水晶是完美的;总体图案中总是有紊乱的地方，称为缺陷。然而，在描述晶体材料的行为时，科学家首先将其视为一种完美的晶体，然后根据其缺陷实际的缺陷的普遍性，从该点推断。了解每个缺陷的确切形状和位置是不必要的。

“但如果你继续添加疾病，那么完美水晶的外推失败了。从完美的晶体中不再描述机械性能。这就是抗orystal进来的地方，“Goodrich说。

非结晶或无定形的材料可以在它们中具有不同重复模式但没有总体顺序的原子的区域。这意味着玻璃或塑料的性质不能从完美的晶体中推断出来，但是。从光谱的另一端工作，完全无序的固体，尚未得到可行的。并非所有疾病都是相似的;例如，一张卡片的卡片有一个“正确”的顺序，但可以被播放成天文数量大量的不同序列。

“在过去十年左右，”刘说，“很多研究人员都表明，所有这些完全紊乱的方式都有一些重要的事情，因为你甚至可以获得一定的方式，你有多可能吸引一定的手你可以洗牌一块卡片。

“我们现在明白，对于一定的互动，有一个理解为什么不同眼镜具有相似性质的起点，”她说。“这是当流体在压力下变形的稳定时发生的相变，我们称之为”干扰过渡“。

当一个物质变成另一个物质时，阶段转换是什么，例如水冻结。温度的降低意味着水的氢和氧原子不再具有足够的能量来反弹，从而从它们自然嵌入中的六面图案中弹出。在不能够彼此移动和流动的情况下，氢和氧原子结晶到固体冰中。

然而，产生固体的另一种制造方法是通过在一起的干扰颗粒（例如原子，分子，甚至砂粒），在高压下物理地限制它们的运动。

“随时你有一个临界点，就像一个阶段过渡一样，研究细节真的接近该过渡，告诉你系统如何远离过渡的行为，”Goodrich说。

通过推断远离干扰转变，研究人员表明，甚至相当有序的材料表现出比完美晶体更接近抗orystal的行为。

“这需要七个洗牌，完全随机化有序的甲板。但假设你只是把它洗牌一次，“Goodrich说。“我们所说的是，谈到材料的机械行为时，即使是这个甲板比完全下令更接近。”

“在追求排列时，五十二是大量的，”刘说，“但它不是靠近Avogadro的号码，并且可以安排一块玻璃中所有原子的不同方式。”

对于玻璃或塑料具有更好的起点将是研究和工业设计的福音，但抗orystal的原则是强大的，因为它们也可以为许多结晶材料提供洞察力。使钢等合金较强往往涉及使其晶体图案较小，这意味着它们的行为更好，更好地由抗orystal阐述。

“就像一个完美的水晶一样具有很好的定义性质，”刘说，“抗orystal具有明确的特性，我们可以将真实材料视为两者之间的某个地方。我们所表现出的是，在抗oryStaltal是一个更好的起点之前，它不会花太多疾病。“

该研究得到了美国能源部和国家科学基金会的支持。

出版物：Carl P. Goodrich等，“机械极端之间的固体秩序和紊乱”，自然物理学，2014; DOI：10.1038 / nphys3006

图像：宾夕法尼亚大学