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

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка