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中国科大在二维固体熔化研究中取得新进展

时间:2021-03-15 01:14 点击次数:
  本文摘要:最近,中国科技大学教授徐宁课题组在二维液体熔体研究方面取得了新的进展。密度是影响二维硬核胶体系统六角相互-液体热力学性质的最重要因素,于8月15日在《物理评论快报》 [phys.rev.lett.117,085702]上在线公开,论文的第一作者是课题组的博士研究生赵梦杰。在二维系统中,纵向波动随着系统的减少,对数迅速增加,二维晶体结构被破坏,因此,二维系统在热力学无穷大没有苛刻意义的晶体,二维液体的溶解度也不能恰当地表达与三维液体的差异。

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最近,中国科技大学教授徐宁课题组在二维液体熔体研究方面取得了新的进展。密度是影响二维硬核胶体系统六角相互-液体热力学性质的最重要因素,于8月15日在《物理评论快报》 [phys.rev.lett.117,085702]上在线公开,论文的第一作者是课题组的博士研究生赵梦杰。在二维系统中,纵向波动随着系统的减少,对数迅速增加,二维晶体结构被破坏,因此,二维系统在热力学无穷大没有苛刻意义的晶体,二维液体的溶解度也不能恰当地表达与三维液体的差异。

(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视连续剧),)20世纪70年代,Kosterliz,Thouless,Halperin,Nelson,Young开发了KTHNY理论来解释二维液体的溶解根据该理论,二维液体在熔化过程中不经常出现中间状态。六角形相互作用(hexaticphase),二维液体熔化是一个两阶段过程。从液体到六角相和六角相到液体的热力学分别对应于晶格对和旋转对的分解。

以后的大量实验和模拟工作都证明了六边形的存在和二维液体的两阶段熔化。但是最近一些研究表明,从六角到液体的热力学并不像KTHNY理论所实现的那样是连续的相变。

例如,刚性粒子表示一次相变,随着粒子的硬化,从一次相变到连续相变的变化不常发生。二维液体的熔化由于其复杂性仍然是硬凝聚物理领域研究的热门内容。西宁课题组长期以来注意到硬核胶体体系的热力学和自我组装。由硬芯胶体粒子组成的液体具有*较大的熔体温度,从而导致可交换的熔体。

也就是说,在温度恒定(*高于大熔体温度)密度下降的同时,液体不会凝固成液体,而是在更高的密度下再次溶解成液体。该课题组发现,二维硬核胶体液体的溶解没有可以接管的熔化特性,这是非常有趣的不道德行为。

*与较大熔体温度相对应的临界密度高于临界密度时,6角相互-液体热力学呈现一次相变特性,6角相和液相不共存,该共存区域随着附近临界密度增大,从临界密度消失。低于临界密度时,六边相-液体热力学一直排在最后。

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因此*大溶温度是六角相互-液体热力学从倒计时变为倒计时的点。非逆六角相互-液体热力学的原因还没有理论上的说明。指出密度是影响二维硬核胶体系统六角相互-液体热力学性质的最重要因素,不连续相变的频繁发生不依赖于系统,可以依赖于离刚性粒子无限远的地方。

该研究丰富了人们对二维液体熔体的理解,并为进一步探索二维液体熔体机制获取了新材料。评论者指出,该工作“令人惊讶,是这一领域最重要的进展”。这种研究受到了国家自然科学基金委、科学技术部和教育部的反对。


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