นักวิจัยค้นพบวัสดุสองมิติที่ขยายตัวไม่ว่าจะถูกยืดหรือบีบอัด เอฟเฟกต์ “half-auxetic” ที่ยังไม่เคยสังเกตมาก่อนนี้ ซึ่งได้รับการขนานนามว่าสามารถใช้ประโยชน์ในการใช้งานนาโนอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต วัสดุส่วนใหญ่จะบางลงเมื่อยืดออก ตัวอย่างเช่น หากคุณยืดหนังยางตามความยาว สายยางจะหดตัวในอีกสองทิศทางที่เหลือ (ตั้งฉากและในระนาบ) จะแคบลงและบางลงเมื่อคุณดึง
อย่างไรก็ตาม วัสดุ Auxetic ทำตรงกันข้าม
โดยขยายทั้งในทิศทางตั้งฉากและในระนาบที่สัมพันธ์กับความเครียดที่ใช้ พวกเขายังหดตัวเมื่อถูกบีบอัด ซึ่งแตกต่างจากวัสดุทั่วไปที่ขยายตัว ในทางคณิตศาสตร์ วัสดุทั่วไปมีลักษณะพิเศษคืออัตราส่วนของปัวซองที่เป็นบวกและวัสดุออกซิติกโดยอัตราส่วนของปัวซองที่เป็นลบหนึ่งในการใช้งานวัสดุธรรมชาติที่เก่าแก่และเป็นที่รู้จักดีที่สุดคือคอร์กซึ่งมีอัตราส่วนปัวซองใกล้ศูนย์และสามารถดันเข้าไปในคอขวดที่บางกว่าของขวดไวน์ได้ ตัวอย่างอื่นๆ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ได้แก่ เส้นเอ็นของมนุษย์และผิวหนังของแมว
นักวิจัยที่พยายามเลียนแบบพฤติกรรมดังกล่าวในวัสดุออกซิติกที่ออกแบบโดยวิธีเทียม ก่อนหน้านี้ประสบความสำเร็จในการสร้างโครงสร้างที่ทนทานต่อการเยื้องและการฉีกขาด (ความเค้นเฉือน) ปัจจุบันมีการใช้วัสดุดังกล่าวมากขึ้นในผลิตภัณฑ์ เช่น หมวกจักรยานหรือเสื้อชูชีพ
โบโรฟีนที่ตกแต่งด้วยแพลเลเดียมทีมงานระดับนานาชาติที่นำโดยThomas HeineจากTU Dresdenในเยอรมนีได้ค้นพบพฤติกรรมแบบ “half-auxetic” ในโบรอนธาตุที่บางเฉียบซึ่งทำให้พวกเขามีเสถียรภาพมากขึ้นในการตึงเครียดและความเครียดโดยการเพิ่มแพลเลเดียม (Pd) ลงไป โบโรฟีนที่ตกแต่งด้วย Pd ตามที่เรียกว่ามีสามขั้นตอนที่มั่นคงซึ่งหนึ่งในนั้นแสดงพฤติกรรมแบบครึ่งออกซิติกตามแกนคริสตัลอันใดอันหนึ่ง
การใช้แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์นั้น
Heine และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุนั้นมีลักษณะเหมือนวัสดุออกซิติกเมื่อถูกทำให้ตึง (อัตราส่วนของปัวซองเชิงลบ) แต่จะขยายตัวเหมือนวัสดุธรรมดาเมื่อถูกบีบอัด (อัตราส่วนของปัวซองที่เป็นบวก) พูดง่ายๆ ไม่ว่าวัสดุจะตึงหรือบีบอัด วัสดุก็จะขยายออกเสมอ
วัสดุอัตราส่วน Poisson เชิงลบของนวนิยาย
นักวิจัยเลือกแพลเลเดียมเป็นสารกันโคลงสำหรับการศึกษาโบโรฟีน เนื่องจากเป็นโลหะทรานซิชันที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และในการเร่งปฏิกิริยา และผู้บริจาคอิเล็กตรอนไปยังโบรอนอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีจุดหลอมเหลวต่ำสุดของโลหะกลุ่มแพลตตินัมทั้งหมด ซึ่งทำให้ง่ายต่อการจัดการในการทดลอง
Heine และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาแพลเลเดียมบอไรด์ (PdB nโดยที่ n=2,3,4) ในทางทฤษฎีโดยใช้การคำนวณหลักการแรกร่วมกับอัลกอริธึม “particle swarm optimization” (PSO) ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุได้ “ตัวเลขของปัวซองมักจะคำนวณโดยอัตราส่วนของความเครียดในสองทิศทาง แต่สำหรับความเครียดอัดและแรงดึง เราพบว่าตัวเลขต่างกันใน PdB nเดียว” Heine อธิบาย “ดังนั้นเราจึงใช้คำจำกัดความที่ซับซ้อนมากขึ้น (แต่แม่นยำกว่า) ว่าจำนวนปัวซองเป็นอนุพันธ์ของทิศทางความเครียดหนึ่งเมื่อเทียบกับอีกทิศทางหนึ่ง”
วัสดุออกซิติกใหม่ขยายขอบเขต
การคำนวณเหล่านี้เผยให้เห็นวัสดุที่มีอัตราส่วนของปัวซองเป็นลบและคุณสมบัติทางกลและทางอิเล็กทรอนิกส์ที่น่าสนใจ จากสามเฟสที่เสถียรของ PdB nที่พวกเขาค้นพบ PdB 4 monolayer ซึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างแบนด์ทางอ้อมที่ 1.22 eV เป็นเฟสที่แสดงพฤติกรรมแบบ half-auxetic
หลีกเลี่ยงการยืดเส้นยืดสายอย่างกระตือรือร้น
นักวิจัยได้ อธิบายถึงงานของพวกเขาในNano Lettersว่า half-auxeticity ที่พวกเขาค้นพบใน PdB 4นั้นเกิดจากวัสดุที่พยายามหลีกเลี่ยงการยืดพันธะ Pd-B ที่มีค่าใช้จ่ายสูงเมื่อเครียดตามความยาว เพื่อที่จะเอาชนะแรงกดสำคัญที่เกิดขึ้นระหว่างความเครียดที่ใช้นี้ แผ่นงานที่ทำขึ้นจะกลายเป็นลูกฟูก กระบวนการนี้ผลักอะตอมในระนาบข้างเคียงออกจากกัน ทำให้มันขยายตัวทั้งในทิศทางด้านข้างและแนวตั้ง เช่น วัสดุออกซิติก
เมื่อวัสดุถูกบีบอัด PdB 4จะปรับความเค้นนี้ด้วยการผลักอะตอมในระนาบออกจากกันอีกครั้งเพื่อให้วัสดุขยายตัวในระนาบเล็กน้อย นี่คือสิ่งที่วัสดุทั่วไปทำ
การออกแบบโครงสร้างใหม่
Heine กล่าวว่ากลไกที่เขาและเพื่อนร่วมงานระบุอาจใช้ในการออกแบบโครงสร้างแบบ half-auxetic ใหม่ “วัสดุใหม่เหล่านี้สามารถนำไปสู่การประยุกต์ใช้นวัตกรรมในนาโนเทคโนโลยี เช่นในการตรวจจับหรือสนามแม่เหล็ก” เขาอธิบาย “การถ่ายโอนไปยังวัสดุมหภาคเป็นไปได้เท่าเทียมกัน”
จากการค้นพบของพวกเขา สมาชิกของทีมซึ่งรวมถึงนักวิจัยจากHebei Normal UniversityในประเทศจีนและSingapore University of Technology and Designกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะค้นหาว่าผลกระทบเกิดขึ้นในวัสดุนาโนประเภทอื่น ๆ เช่นโลหะอินทรีย์หรือไม่ เฟรมเวิร์กหรือโพลีเมอร์ 2 มิติและเฟรมขนาดใหญ่ที่ผลิตโดยการพิมพ์ 3 มิติ Heine กล่าวว่า “น่าสนใจที่จะสำรวจด้วยว่าสามารถหาเอฟเฟกต์ half-auxetic ได้ในทิศทางนอกระนาบหรือไม่ นั่นคือถ้าความหนาของวัสดุขยายตัวเสมอเมื่ออยู่ภายใต้แรงตึงหรือการบีบอัดในระนาบ” Heine กล่าวโลกฟิสิกส์
อะตอมของแอนติไฮโดรเจนได้รับการระบายความร้อนด้วยเลเซอร์เป็นครั้งแรก เป็นการปูทางสำหรับการศึกษาที่แม่นยำซึ่งสามารถเปิดเผยได้ว่าทำไมปฏิสสารในจักรวาลจึงมีสสารมากกว่านั้นอีกมาก การระบายความร้อนทำได้โดยทีมนักฟิสิกส์นานาชาติที่ CERN ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งใช้เลเซอร์ชนิดใหม่เพื่อทำให้แอนติอะตอมเย็นลง จากนั้นจึงวัดการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญในแอนติไฮโดรเจนด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน ความก้าวหน้าของพวกเขาอาจนำไปสู่การทดสอบปรับปรุงคุณสมบัติหลักอื่น ๆ ของปฏิสสาร
Credit : girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net
