مقالات حوزه شبیه سازی
مشاهده نظم اتم‌های گالیم مایع تحت فشار

مشاهده نظم اتم‌های گالیم مایع تحت فشار

فلزات و آلیاژهای مایع دارای خواص استثنایی هستند که آن‌ها را برای کاربردهای تولید و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی مناسب می‌کند.

فلزات مایع مبتنی بر گالیم با نقطه‌ی ذوب پایین، به عنوان سیال‌های تبادل گرما برای خنک کردن دستگاه‌های الکترونیکی مجتمع، ساخت دستگاه‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر با قابلیت پیکربندی مجدد و رباتیک نرم استفاده می‌شوند.

گالیم یک فلز مرموز است که خصوصیات فیزیکی قابل توجهی از جمله نقطه‌ی ذوب پایین غیر عادی، کمی بالاتر از دمای اتاق (یکی از بزرگترین محدوده‌های مایع بودن در میان تمام عناصر) و همچنین کاهش حجم در هنگام ذوب (مشابه آب) را دارد.

برخلاف ترتیب دوره‌ای منظم اتم‌ها در مواد جامد بلوری، حالت مایع، مشخصا نامنظم است. مایعات می‌توانند جریان داشته باشند و اتم‌های آن‌ها مانند گاز‌ها به صورت آشوبناک حرکت می‌کنند. با این حال بر خلاف یک گاز، نیروهای پیوستگی قوی در مایعات،‌ درجه‌ای نظم را در مقیاس محلی تولید می‌کنند. درک چگونگی تغییر این نظم در فشارها و دماهای بالا برای تولید موادی با خصوصیات فیزیکی جدید یا برای کارکردن تحت شرایط شدید، مهم است و همچنین برای درک فرآیندهای موجود در فضاهای داخلی عمیق زمینی و غیر زمینی از قبیل تشکیل هسته فلزی و تولید میدان مغناطیسی اهمیت دارد.

در مطالعه جدیدی که در مجله Physical Review Letters  منتشر شده است، دانشمندان دانشگاه بریستول منحنی ذوب، چگالی و ساختار گالیم مایع را در فشارهایی تا حداکثر 26 گیگاپاسکال با استفاده از یک سلول سندان الماس مقاوم در برابر حرارت برای ایجاد این شرایط شدید، گزارش کردند.

نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی با اندازه‌گیری‌های تجربی، تطابق بسیار خوبی دارند. مطالعات قبلی پیش‌بینی می‌کنند ساختارهای مایع گالیم و سایر فلزات، از پیکربندی‌های پیچیده با اعداد کوئوردیناسیون کم در فشار محیطی تا نظم‌های ساده‌ی «کره‌-سخت» در فشار بالا توسعه یابند. با این حال محققان با استفاده از تحلیل خوشه‌ توپولوژیکی، انحراف چشمگیری را از این مدل ساده پیدا کردند: در گالیم مایع، نظم محلی حتی در فشارهای شدید، با تشکیل مناطقی با انتروپی محلی کم حاوی موتیف ساختاری به همراه تقارن پنج‌تایی و نظم شبه ‌بلوری حفظ می‌شود.

محققان می‌گویند: «این ظهور غیر‌منتظره‌ و قابل توجه موتیف‌های با انتروپی کم در گالیم مایع در فشار بالا، به طور بالقوه مکانیزمی برای ارتقای فازهای شیشه‌ای شبه پایدار در زیر منحنی ذوب را فراهم می‌کند. این تحقیق مسیر جدیدی را برای تحقیقات تجربی و نظری آینده ایجاد می‌کند».
منبع: phys.org
 
كلمات كليدي :
گالیم مایع
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
بيشتر
login