Досега смятахме, че за материалите има две възможности: атомите им да са подредени като в кристал или разбъркани като в стъкло. Ново проучване показва, че това може да бъде и въпрос на гледна точка - да зависи от каква посока се погледне материала.
Някои материали се държат неочаквано. Те се напукват по непредвиден начин или реагират по начини, които са трудни за обяснение. Отговорът често се крие в тяхната атомна структура: дали е спретнато подредена, като в кристал, или неподредена, като в стъкло.
Изследователи от Университета в Твенте сега са създали материал, който е едновременно и двете. В две посоки е неподреден; в третата - перфектно подреден. Техните открития са публикувани в Nature Communications.
В материалознанието разграничението между кристално и аморфно е фундаментално от повече от век. Кристали като сол или диамант имат строго повтарящ се атомен модел. Аморфните материали като стъклото нямат този ред.
"Използваме това разграничение всеки ден", коментира Марк Хюйбен (Mark Huijben), изследовател в Университета на Твенте. "Но често приемаме, че редът или безредието са свойство на целия материал. Нашата работа показва, че това може да бъде и въпрос на гледна точка."
|
Кристални тела
|
Аморфни тяла
|
|---|---|
 Кристалната решетка на кварц SiO2 |
 Молекулярна схема на стъкло SiO2 |
| Илюстрации: Sólido amorfo | |
|
подредена структура, повтаряща се в в трите пространствени измерения навсякъде в материала
|
липсва подредена структура, без определени форми и повърхности.
|
|
анизотропни - имат различни свойства в различни направления
|
изотропни
|
|
точно определена температура на топене или кристализация
|
няма точна температура на топене, а материалът постепенно се размеква.
|
Хаос отгоре, ред отстрани
Новият материал се състои от изключително тънки слоеве, без повтаряща се шарка в слоевете. С други думи, аморфен. Но тези слоеве са подредени един върху друг в перфектно периодична последователност. Погледнете повърхността на един слой и ще видите безпорядък. Погледнете перпендикулярно и ще видите ред във всички слоеве. Андре тен Елшоф (André ten Elshof) прави сравнение с купчина хартия.
"Всеки лист може да е покрит с произволни букви. Отгоре не виждате закономерно. Но самият сноп е идеално равен. Това виждаме тук в атомен мащаб."
Запис на времеви STEM анализ. Кредит: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69359-3
Доказване на липсата на подреденост
Ключовият въпрос е: как да се докаже, че никъде не е скрито повторение? С помощта на електронен микроскоп изследователите картографират позициите на отделните атоми. За да проверят дали има някаква правилна структура в по-голям мащаб, използват и рентгенови лъчи.
Кристалът се разкрива чрез остри, фиксирани патерни в разсейването на рентгеновите лъчи. Аморфният материал, за разлика от него, произвежда дифузни сигнали без фиксирано повторение. В този материал изследователите виждат и двете едновременно: остри сигнали в едната посока и дифузни шарки в другите две.
"Искахме да бъдем абсолютно сигурни, че не сме пропуснали никакво фино повторение", разказва тен Елшоф. "Сега можем да покажем, че липсата на повторение е наистина може да се демонстрира."
Фундаментално прозрение
"Дълго време смятахме, че аморфното и кристалното са две крайности", отбелязва Хюйбен. "Този материал показва, че те могат да съществуват едновременно в една структура." Това оспорва класическата дихотомия между ред и хаос. Границата се оказва не фиксирана разделителна линия, а въпрос на гледна точка.
"Много нови материали имат свойства, които зависят от структури, разположени между аморфни и кристални", посочва тен Елшоф. "Това прозрение може да помогне за оптимизиране на производителността за целевите приложения."
Справка: Rui Xia et al, Orientation-dependent mutual crystalline and amorphous order in a single phase solid, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69359-3
Източник: Chaos as a matter of direction: Researchers build layered material where order and disorder coexist, K.w. Wesselink, University of Twente
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"