De acordo com uma pesquisa da Universidade de Michigan, um intervalo raro e maravilhoso do cristal e do vidro pode ser o sistema mais estável para a combinação de átomos.
As pesquisas vêm das primeiras simulações quânticas-mecânicas dos casicristais-um tipo de dificuldade que os cientistas pensaram que não poderia existir. Embora os átomos dos casicristais sejam dispostos em uma malha, como um cristal, o padrão do átomo não se repete como cristais convencionais. O novo método de simulação são os casicrativos – como cristais – materiais fundamentalmente estáveis, que são semelhantes aos sólidos caóticos como o vidro, que se formam como resultado de calor rápido e frio.
“Se queremos projetar os materiais com a propriedade desejada, precisamos saber como organizar átomos em uma estrutura específica”, disse o professor assistente do Departamento de Engenharia e Ciência de Materiais do início da carreira, Wenho Sun, e o autor de Paper publicado hoje em física natural. “Os quasicristais nos forçaram a reconsiderar como e por que eles podem fazer alguns materiais. Não ficou claro por que eles existiam aos cientistas até que estivéssemos estudando”.
Quando o cientista israelense Daniel Shechottman descreveu pela primeira vez no dia 5, os casicristais pareciam resistir à física. Enquanto experimentava alumínio e alumínio, Shechotman percebeu que alguns átomos de metal estavam dispostos em muitos matrizes de 20 lados em combinação com a boca. Esse tamanho fornece ao material cinco vezes que um simetria e cinco são idênticos a partir de pontos de vista separados.
Naquela época, os cientistas pensavam que os átomos do cristal só podiam ser organizados em cada direção em cada direção, mas cinco vezes a simetria cancelou esses sinais. Shechtman inicialmente enfrentou uma intensa investigação para sugerir o impossível, mas outros laboratórios mais tarde criaram seu próprio quasicristal e os encontraram em bilhões de anos de meteorito.
Shechtman finalmente ganhou o Prêmio Nobel de Química por sua invenção, mas os cientistas ainda não podiam responder às perguntas básicas sobre como os casicristais foram formados. O obstáculo era a teoria eficaz de densidade-dependendo dos métodos mecânicos quânticos para calcular a estabilidade de um cristal, que uma hierarquia repetida infinitamente, que carece de quasicristais.
“Saber qual é o primeiro passo para entender um material estável, mas foi difícil dizer como os casicristais foram estabilizados”, disse o primeiro autor de Ciência e Engenharia e Pesquisa de Material.
Os átomos de qualquer elemento dado são geralmente dispostos nos cristais, para que as ligações químicas obtenham a potência mínima possível. Os cientistas são chamados de estrutura nacional como um cristal estabilizado por antalpi. No entanto, outros materiais são feitos porque têm alta entropia, o que significa que existem várias maneiras de classificar ou vibrar seus átomos.
O vidro é uma instância de uma energia estável na entropia. Quando a sílica de derretimento é fria rapidamente, é formada, geladeira os átomos em forma de padrão. No entanto, se as taxas de frio forem lentas ou uma base for adicionada à sílica aquecida, os átomos podem decorar em cristais de quartzo – a condição de energia mais baixa desejada na temperatura da sala. Os quase -cristais são um intermediário chocante entre vidro e cristal. Eles pediram sistemas nucleares como cristais localmente, mas não formam padrões de longo alcance, repetem padrões como vidro.
Para determinar se os quasicristais são estabilizados com entropia anthalopi ou, o método do pesquisador remove os pequenos nano partidos do bloco simulado maior do Quaschristal. Os pesquisadores calculam então a força total de cada nano partes, que não requerem sequência infinita porque as partículas definiram os limites.
Como a potência de uma nano partícula está relacionada ao seu volume e área de superfície, a energia total dentro do bloco maior da quasicia dos pesquisadores que repetem os cálculos para as nano partículas em crescimento permite que a energia total seja externa. Com essa abordagem, os pesquisadores descobriram que dois quase integrados são estabilizados antalópicos. Um é uma mistura de escândio e zinco, o outro é Itterbium e Cadmium.
A energia casicristal requer as maiores partículas possíveis para a suposição mais precisa, mas as nano partículas são difíceis com os algoritmos padrão baseados em escala. Para nano partículas com apenas algumas centenas de átomos, as duplas atômicas aumentam oito vezes o tempo de computação. No entanto, os pesquisadores também encontraram uma solução para calcular obstáculos.
“Nos algoritmos convencionais, cada processador de computador precisa entrar em contato, mas nosso algoritmo é 100 vezes mais rápido porque apenas os processadores vizinhos se comunicam e usamos efetivamente a aceleração da GPU em super computadores”, o escritor do estudo Vikram Gavini, engenharia e engenharia e engenharia e engenharia e engenharia e engenharia e engenharia.
“Agora podemos imitar os defeitos cristalinos e as interfaces em diferentes cristais, o que pode permitir o bit de computação quântica”.
A pesquisa é financiada pelo Departamento de Energia dos EUA e depende dos recursos de computação mantidos na Universidade do Texas, Lawrence Berkeley National Laboratory e Oak Ridge National Labo.
