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それでも、「壊れた」結晶はより耐久性があります

一見完璧な外観にもかかわらず、クリスタルは、その行動と持久力に決定的な影響を与える内部の小さな欠陥に隠れています。大阪大学の研究者は、まったく異なる視点である数学的幾何学からこの現象にアプローチしました。微分ジオメトリを使用して、彼らは、変形や回転障害などの結晶性の欠陥が互いに相互作用し、これらの欠陥を問題から有利に変換する方法を説明する統合された正確なモデルを開発することができました。 この研究は最近ジャーナルScientific Journalに掲載されました 王立協会オープンサイエンス そして それは、不完全性を避けることではなく、それらを悪用することによって、より高い強度とスマートな行動素材を作成する方法を舗装します。 理想的な結晶では、人々は絶対対称性と周期性で配置されています。しかし、実際、ほとんどの結晶には欠陥が含まれています。構造から欠落している人、存在しないはずの絆です。これらの軽微な逸脱は、裂け目の出発点である可能性があります。または、それどころか、材料の耐久性を高めます。したがって、これらの欠陥がどのように機能するかを理解することは特に重要です。 «結晶の欠陥には多くの形があります「説明します Shunsuke Kobayashi、研究の主な著者。 「たとえば、比phor的な対称性の中止に関連するSo -Caledの変形と、回転対称の破裂に関連する回転障害があります。説明単一の理論を持つこれらすべてはまったく簡単な作業ではありません»。 これまで、これらの現象を説明しようとした理論は、変形と障害が別々で独立していると考えられていたため、困難に直面しています。判明したように、欠落している数学ツールは微分形状であり、このような複雑な現象の説明を単一のエレガントな方法で説明できます。 Ryuichi Tarumi、研究の上級著者、メモ： 微分ジオメトリは、そのような現象を理解するための非常に洗練されたフレームワークを提供します。単純な数学的行為を使用すると、欠陥の結果を説明することができ、その違いではなく類似性に集中することができます。 理論を使用します Riemann-cartan、研究チームは、欠陥のトポロジカル特性を数学的な厳密さと統合し、奇形と回転障害の関係を証明することに成功しました。これは主に経験的観察に基づいた関係です。さらに、これらの欠陥によって引き起こされる電圧場の正確な詳細な式を開発し、より正確なシミュレーションとアプリケーションへの道を開いています テクノロジー 材料。 研究者の主な逆転は、結晶の欠陥は、「完璧」からの望ましくない逸脱だけでなく、潜在的な源泉と見なされるべきではないということです。 適切な機械的使用により、欠陥は材料の機械的特性を大幅に高めることができます、耐久性を与える障害を開示する場合に示されているように。 «構造が完全に外部的に見える場合でも、内部で起こっていることははるかに興味深く複雑になる可能性があります「小林は言う。」そして今、私たちの数学的アプローチのおかげで、私たちはこの複雑さを以前に不可能な方法で理解することができます»。 チームは、幾何学的モデルが材料設計への新しいアプローチの基礎を形成することを望んでいます。そこでは、エンジニアが意図的に特定の欠陥の作成を意図的に選択して、望ましい特性を強化します。 [via] #それでも壊れた結晶はより耐久性があります