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2025-07-04 14:00:00
準結晶構造のレンダリング
Linkyser、Alexey E. Madison、Picok、Leap？71 cc by-sa 4.0
準クリスタルはまれで奇妙ですが、研究者は現在、それらが一部の原子の最も安定した構成であり、なぜそれらがまったく存在できるのかを示しています。
結晶では、原子は予測可能なグリッドを形成し、非常に安定しています。ガラスでは、火山で形成された黒曜石のようなよりエキゾチックなメガネを構成する普通の種類 – 原子はいかなる順序でもありません。メガネはメタスト可能であるため、加熱などの環境の変化、または間違った要素のいくつかの迷走原子からの小さな不純物は、それらを別の種類の問題にすることができます。十分な時間を考えると、ガラスとして分類するのに十分な原子的アモルファスも最終的に結晶化します。
しかし、準結晶は中央にまたがります – それらの原子はパターンに配置されますが、それらのパターンは決して繰り返されません – そして、それらがどのように安定しているかは長い間疑問符でした。
ミシガン大学と彼の同僚のウェンハオサンは、現在、高度なコンピューターシミュレーションを使用して答えを見つけました。彼らは、スカンジウムと亜鉛から作られた2つの既知の準クリスタルに焦点を当て、もう1つはイッテルビウムとカドミウムから作られ、一連の大規模で大きな準結晶ナノ粒子をシミュレートしました。各ステップで、彼らは準クリスタルのエネルギーを計算し、それをより従来の結晶のような配置で原子が持つエネルギーと比較しました。
物理学の法則は、ほとんどの安定したオブジェクトは、集団エネルギーが可能な限り低い原子で作られており、それがまさに研究者が見つけたものであることを指示しています。それは、それを維持するために必要なエネルギーが低いため、より一般的な原子構造よりも奇妙な準結晶が好まれていました。
サンは、ガラスとの比較が物理学者が準クリスタルをメタスト可能にすることを直感させることが多いため、これはやや予想外だったと言います。ミシガン大学のチームメンバーVikram Gavini氏によると、最先端のシミュレーション方法は完全に定期的な原子の配置を想定する傾向があるため、以前は理解するのが困難でした。研究者は革新的な計算アプローチを使用し、彼らのシミュレーションは、ラボで成長する準クリスタルが非常に特定の条件を必要とすることを示しました。
「準クリスタルには、熱伝導率と熱電効果に関連する並外れた振動特性があります。新しい方法では、それらを研究できるかもしれません」と英国のワーウィック大学のピーター・ブロムマーは言います。 「たぶん、次のスーパーマテリアルは、研究室ではなくコンピューターで発見されるでしょう。」
トピック：
#最終的に準クリスタルが存在できる理由を理解します