Как долго на самом деле материалы меняют свою структуру? Новое открытие ученых меняет представление

Передовые эксперименты с использованием рентгеновской фотонной корреляционной спектроскопии (XPCS) в Линейном когерентном источнике света (LCLS) привели к неожиданному открытию, которое может изменить наше понимание фазовых переходов в материалах. Исследователи обнаружили, что преобразование материала, состоящего из слоев титаната свинца и титаната стронция, в структуру «суперкристалла» происходит в течение времени, которое в 100 000 раз дольше, чем предполагалось ранее.
Как долго на самом деле материалы меняют свою структуру? Новое открытие ученых меняет представление
Изображение носит иллюстративный характер

Международная группа ученых из SLAC National Accelerator Laboratory, Стэнфордского университета, Пенсильванского государственного университета, Аргоннской национальной лаборатории, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, Индийского института науки, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Райса обнаружила, что фазовый переход, вызванный одним импульсом света, длится десятки миллисекунд, а не сотни наносекунд, как считалось ранее.

«Мы обнаружили, что процесс трансформации намного сложнее и длительнее, чем мы думали», – отметил Аарон Линденберг, профессор SLAC и Стэнфордского университета, соавтор исследования. «Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания динамики фазовых переходов в материалах».

Исследователи применили метод «накачка-зондирование», где одиночный импульс видимого света запускает переход, а рентгеновские импульсы отслеживают трансформацию через различные временные интервалы. Рассеянный рентгеновский свет создает спекл-картины, которые кодируют информацию о происходящих изменениях. Этот подход позволил ученым изучить фазовые переходы на разных масштабах – от атомного уровня до размеров, приближающихся к диаметру человеческого волоса.

Особенно важным открытием стала гетерогенность процесса трансформации. «Различные части материала изменяются по-разному и с разной скоростью», – пояснил Венкатраман Гопалан, профессор Пенсильванского государственного университета и соавтор исследования. «Это указывает на то, что в сложных материальных системах происходит коррелированное движение на границах фаз».

Результаты исследования, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, бросают вызов традиционному пониманию фазовых переходов. Фазовые изменения лежат в основе многих технологий, включая цифровую память в смартфонах, и понимание этих процессов является ключом к созданию материалов с определенными свойствами.

Новые знания о динамике фазовых переходов могут привести к разработке материалов для более быстрых переключающих устройств и технологий хранения информации с меньшими энергозатратами. Кроме того, метод XPCS открывает двери для исследования подобных процессов в других материальных системах.

До этого исследования ученые не могли напрямую визуализировать эти трансформации в реальном времени с такой детализацией. Предыдущие методы исследования не позволяли увидеть «скрытые» детали процесса фазового перехода, которые оказались критически важными для полного понимания поведения материалов.


Новое на сайте

19208Как новые поколения троянов удаленного доступа захватывают системы ради кибершпионажа и... 19207Почему мировые киберпреступники захватили рекламные сети, и как Meta вместе с властями... 19206Как фальшивый пакет StripeApi.Net в NuGet Gallery незаметно похищал финансовые API-токены... 19205Зачем неизвестная группировка UAT-10027 внедряет бэкдор Dohdoor в системы образования и... 19204Ритуальный предсвадебный плач как форма протеста в традиционном Китае 19203Невидимая угроза в оперативной памяти: масштабная атака северокорейских хакеров на... 19202Как уязвимость нулевого дня в Cisco SD-WAN позволяет хакерам незаметно захватывать... 19201Как Google разрушил глобальную шпионскую сеть UNC2814, охватившую правительства 70 стран... 19200Как простое открытие репозитория в Claude Code позволяет хакерам получить полный контроль... 19199Зачем киберсиндикат SLH платит женщинам до 1000 долларов за один телефонный звонок в... 19198Устранение слепых зон SOC: переход к доказательной сортировке угроз для защиты бизнеса 19197Скрытые бэкдоры в цепочках поставок по: атаки через вредоносные пакеты NuGet и npm 19196Как абсолютная самоотдача, отказ от эго и физиологическое переосмысление тревоги помогают... 19195Отказ от стратегии гладиаторов как главный драйвер экспоненциального роста корпораций 19194Цена ручного управления: почему отказ от автоматизации данных разрушает национальную...
Ссылка