Osaka Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriHazırkı tədqiqatın xülasəsi Amorf silisiumun strukturundan əldə edilən davamlılıq diaqramı, diaqramdakı hər bir nöqtəyə uyğun gələn yerli halqa strukturlarının nümunələri və böyük qeyri-affin yerdəyişmələri olan atomlar da daxil olmaqla təmsil strukturları. Kredit: Emi Minamitani

Niyə şüşə və digər amorf materiallar bəzi bölgələrdə digərlərinə nisbətən daha asan deformasiya olunur? Osaka Universiteti, Milli Qabaqcıl Sənaye Elmləri və Texnologiyaları İnstitutu (AIST), Okayama Universiteti və Tokio Universitetindən bir araşdırma qrupu cavabı üzə çıxarıb.

Davamlı homologiya kimi tanınan riyazi metodu tətbiq etməklə komanda nümayiş etdirdi ki, bu yumşaq bölgələr nizamlı və nizamsız atom nizamlarının birgə mövcud olduğu gizli iyerarxik strukturlar tərəfindən idarə olunur.

Duz və ya buz kimi kristal bərk maddələrin atomları təkrarlanan naxışlarda səliqəli şəkildə düzülür. Şüşə, rezin və bəzi plastiklər də daxil olmaqla amorf materiallarda bu uzunmüddətli nizam yoxdur . Bununla belə, onlar tamamilə təsadüfi deyillər: orta mənzilli nizama (MRO), bir neçə nanometrdən çox uzanan incə atom nümunələrinə malikdirlər.

MRO uzun müddətdir ki, amorf materialların fiziki xassələrinin , xüsusən də onların mexaniki reaksiyalarının müəyyən edilməsində mühüm rol oynayır. Bununla belə, atom şəbəkələrinin mürəkkəbliyi səbəbindən ənənəvi analiz üsulları MRO-nun ətrafdakılardan daha asan deformasiyaya uğrayan bölgələrlə necə əlaqəli olduğunu aydınlaşdıra bilmədi. Buna görə də amorf bərk cisimlərdə mexaniki yumşaqlığın struktur mənşəyi hələ də anlaşılmaz olaraq qalmışdır.

Tədqiqat qrupu bir çox miqyasda struktur xüsusiyyətləri tutan topoloji məlumat analizinin bir qolu olan davamlı homologiya tətbiq etdi. Günəş batareyalarında və elektron cihazlarda geniş istifadə olunan prototip kovalent amorf material olan amorf silisiumda onlar iyerarxik halqa strukturlarını kəşf etdilər: kənarları qeyri-müntəzəm olan daha kiçik halqalar daha böyük halqaların içərisində yuvalanır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758797708&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-09-topology-reveals-hidden-amorphous-materials.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758797708662&bpp=3&bdt=166&idt=39&shv=r20250922&mjsv=m202509180101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758797554%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1758797554%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1758797554%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3479626465974&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2010&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094805%2C95366795%2C95367554%2C95372357&oid=2&pvsid=430926868986539&tmod=1785916501&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=1&fsb=1&dtd=138

Nizam və nizamsızlığın bu birgə mövcudluğu o deməkdir ki, yumşaqlıq təkcə təsadüfilikdən deyil, yerli nizamsızlıqla qarışmış orta mənzilli nizamın tətbiq etdiyi məhdudiyyətlərdən yaranır. Tədqiqat həmçinin bu iyerarxik strukturların “bozon zirvəsi” kimi tanınan eynəklərin universal xüsusiyyəti olan aşağı enerjili lokallaşdırılmış vibrasiya ilə güclü əlaqədə olduğunu ortaya qoydu.

Nature Communications -da dərc olunan tədqiqatın aparıcı müəllifi Osaka Universitetinin əməkdaşı Emi Minamitani deyir : “Bu iş amorf materialların atom quruluşunu onların mexaniki reaksiyaları ilə əlaqələndirmək üçün yeni bir yol təqdim edir”.

“Biz inanırıq ki, bu anlayışlar davamlı şüşə və digər qabaqcıl amorf materialların dizaynını sürətləndirəcək.”

Kəşf aydın bir struktur prinsipi müəyyən edir: pozğunluğun orta mənzilli sıraya daxil olduğu yerdə mexaniki yumşaq bölgələr yaranır.

Bu əks-intuitiv tapıntı həm çevik, həm də güclü olan amorf bərk cisimlərin yaradılması üçün praktiki təlimat təqdim edir, bu da displeylərdən və örtüklərdən tutmuş enerji cihazlarına qədər tətbiqlərə faydalıdır.

Daha çox məlumat: Davamlı homologiya kovalent amorf bərk cisimlərdə mexaniki xassələrə cavabdeh olan iyerarxik strukturları aydınlaşdırır, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-63424-z

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Osaka Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir