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观察流动的晶体

  • 摄影者 JaïlVallée. uns

研究人员在柔软的多晶体流动中显示出奇怪的模式

多晶 - 由许多微小的晶体('谷物)融合成一个整体 - 可以与单个晶体相比不同。例如,已知一些由微米尺寸的二氧化硅或聚苯乙烯颗粒制成的多晶间是“柔软”;当应用诸如压力或重力的力时,它们开始流动。这些多晶体的颗粒具有非常弱的力将它们结合在一起,允许在施加力时运动。但是,单晶,完全由一个固体晶粒制成,不能像多晶一样流动。难怪那种情况下,这些独特的多晶的性质近几十年来激起了科学家的兴趣。 

最近的研究人员在印度理工学院孟买(IIT Bombay)和数学科学研究所(IMSC),钦奈透露,这些软多晶在被迫流过不同宽度的频道时,这些软化多频官是如何表现的。这项工作在物理审查信中发布,由IIT Bombay.的工业研究和咨询中心(IRCC)资助。 

研究人员使用微米尺寸的颗粒来制造晶粒的软多晶的计算机模拟,并迫使它流过两个粗糙墙壁之间的沟道。 “已经使用软无定形材料进行了实验 - 其原子在狭窄的渠道中完全无组织 - 如凝胶和牙膏,但没有关于多晶体,”教授说。 Anirban Sab来自IIT Bombay.,他从IMSC与Pinaki Chaudhuri教授合作。 

研究人员发现,即使在给予推动时,它们的模拟中的多晶在频道中仍然被堵塞。只有当这次推动得足够高时,他们开始移动了。有趣的是,多晶台根据频道的宽度表现不同。 

在几十微米宽的频道中,研究人员观察到通道中间的晶粒以恒定的速度缓慢地移动,几乎像固体块一样。但是,由于墙壁提供的摩擦,靠近墙壁的颗粒的部件几乎没有移动。 “谷物不能让它的粒子以不同的速度移动,否则他们突破,”丹麦·萨科尔博士从Iit Bombay解释说,他们在模拟上工作。由于纹纹的谷物的部件触摸墙壁不能像其余部分一样快地移动,因此谷物闯入颗粒。这些颗粒表现得类似于液体,并且被认为几乎靠近墙壁停滞不前。 

对于较窄的通道来说,这并不令人惊讶,多个晶体中的大部分颗粒突破颗粒并流过中间的少数完​​整的颗粒。通常,颗粒的速度随着距离壁的距离而逐渐增加。 

有趣的模式从这些移动颗粒的混乱中出现。随着固体颗粒在液体汤中慢慢向前移动,晶粒在其背部留下一些颗粒,并从前面丢失一些颗粒。由于这种恒定的重组,即使所有颗粒实际上由于力而正常向前移动,谷物似乎向后移动! “在窄通道中移动的非晶材料之前已经看到了这种模式。但是,我们发现,对于多晶,它发生在液体固体混合物中,这是新的,“Sain教授”。

这种研究的见解对工程师来说都很重要。例如,科学家已经利用了软多体的结构,以产生可以过滤出一定的光频率的光子晶体。因此,可以更深入地了解其流程的材料属性可以在未来开辟新的应用。 “我们的作品应该激发胶体多晶体中这种流动性的进一步实验探索,”萨宁教授签署。

文章写的

Sukanya Kudva.

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照片由JaïlValléeinsplash

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