Цивилизация
Физики из Германии и США исследовали необычные кристаллы, состоящие из вращающихся частиц. Эти структуры способны самопроизвольно разрушаться и вновь собираться, а их свойства нарушают привычные законы упругости. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ученые выяснили, что такие кристаллы ведут себя не как обычные твердые тела: они обладают так называемой «аномальной упругостью». Если обычный материал при растяжении удлиняется, то этот — не деформируется, а начинает скручиваться.
«Система из множества вращающихся элементов проявляет совершенно новое, нелинейное поведение, — объяснил профессор Хартмут Левен из Университета Гейнриха Гейне в Дюссельдорфе. — При высокой концентрации такие объекты образуют твёрдое тело, обладающее «необычными» свойствами материи».
Исследователи назвали эти структуры «кристаллами с поперечным взаимодействием». При сильном трении их частицы начинают вращаться и толкать друг друга перпендикулярно линии соединения центров, что приводит к разрушению кристалла на мелкие вращающиеся фрагменты. Однако после распада кристалл способен самостоятельно собираться обратно.
Как показали расчеты, большие кристаллы со временем распадаются на более мелкие, тогда как малые растут, пока не достигнут критического размера. Это противоположно обычной термодинамике, где кристаллы стремятся укрупняться.
«Мы обнаружили фундаментальное свойство природы: между скоростью вращения частиц и критическим размером фрагментов существует строгая зависимость», — отметил руководитель работы профессор Чжи-Фэн Хуан из Университета Уэйн-Стейт.
Ранее физики впервые научились управлять отдельными электронами.