Məni həmişə materialların, xüsusən də müntəzəm kristal quruluşu olmayan eynəklərin və polimerlərin necə parçalanması heyran etdi. Dislokasiya kimi şeylər vasitəsilə plastikliyi anladığımız kristallardan fərqli olaraq, eynək kimi amorf materiallar daha qarışıqdır. Təhlil etmək üçün səliqəli qəfəs yoxdur, ona görə də onların stress altında harada və necə deformasiyaya uğradığını anlamaq böyük açıq sualdır.

İki ölçüdə tədqiqatçılar, o cümlədən mənim tədqiqat qrupum və mən, eynəkdəki zəif nöqtələri müəyyən etmək üçün topoloji yanaşmadan istifadə etməyə başladılar – atomların necə hərəkət etdiyi və ya titrədiyi burulğan kimi nümunələrə baxaraq. Buraya iki ölçülü dilimlərdə topoloji qüsurları tapmaq üçün 3D eynəklərin kəsilməsi də daxildir . Bu məni təəccübləndirdi: Üç ölçülü və ən əsası, şüşəni 2D təbəqələrə kəsmədən oxşar bir şey edə bilərikmi ?

Nature Communications -da dərc olunan bu işdə təhlili aparan doktorum Dr. Arabinda Bera və uzun müddətdir əməkdaşım Prof. Matteo Baggioli ilə birlikdə bacardığımızı göstəririk. Biz kirpi adlanan bir növ topoloji qüsurdan istifadə edirik ki, bu, vektor sahəsindəki nöqtəyə bənzər təhrifdir, məsələn, kosmosdakı kiçik oxların hamısı kirpi sünbülləri kimi xaricə və ya içəriyə yönəldiyi zaman. Bu cür qüsurlar yumşaq maddələr fizikasında, xüsusən də maye kristallarda yaxşı məlumdur, lakin biz onları əvvəllər 3D amorf bərk cisimlərə tətbiq etməmişdik.

Biz simulyasiya edilmiş polimer eynəkləri götürdük və atomların plastik hadisədən dərhal əvvəl və zamanı (material daimi deformasiyaya uğradıqda) necə hərəkət etdiyini öyrəndik. Biz həm aşağı enerjili vibrasiya rejimlərinə, həm də faktiki qeyri-affin yerdəyişmə sahəsinə baxdıq (bu bizə hissəciklərin sadə elastik uzanmadan kənarda necə hərəkət etdiyini izah edir). Tapdıqlarımız təəccüblü idi: Bu kirpi qüsurları plastik düzəlişlərin baş verdiyi yerdə toplanır.

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&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751614756&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-unveiling-hedgehog-topological-defects-dimensional.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1751614756379&bpp=1&bdt=173&idt=12&shv=r20250630&mjsv=m202507010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751614587%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751614587%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751614587%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3477307744320&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2002&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093233%2C42532523%2C95353386%2C95362038%2C95362655%2C95365226%2C95365114%2C95359265%2C95365115&oid=2&pvsid=4311691888289258&tmod=1370108840&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.html&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=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=82

Daha da maraqlısı odur ki, bu qüsurlardan bəziləri “hiperbolik” quruluşa malikdir – məsələn, 2D-də antivorteksin 3D versiyası kimi – və bunlar xüsusilə plastik ləkələrlə əlaqəli görünür. Başqa sözlə, material incə şəkildə yol verəcəyi yerə işarə edir və bu siqnal topoloji olaraq oxuna bilər.

Bunu daha da maraqlı edən odur ki, bu qüsurları tapmaq üçün kompleks vibrasiya rejimlərini hesablamağa ehtiyac yoxdur. Sadəcə hissəciklərin yerdəyişmələrini ölçmək kifayətdir. Bu, real dünya təcrübələrində bunu sınamaq imkanını açır.

Mənə görə, bu iş amorf bərk cisimlərdə plastikliyin topoloji nəzəriyyəsinin qurulması istiqamətində bir addımdır – gizli zəif nöqtələrini başa düşərək daha güclü, daha etibarlı eynək və polimerlər dizayn etməyə kömək edə biləcək bir şey.

Bu hekayə Elm X Dialoqunun bir hissəsidir , burada tədqiqatçılar dərc olunmuş tədqiqat məqalələrinin nəticələrini bildirə bilərlər. Science X Dialoq və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Daha çox məlumat: Arabinda Bera et al, 3D amorf bərk cisimlərdə kirpi topoloji qüsurları, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61103-7

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Alessio Zaccone Ph.D. 2010-cu ildə ETH Sürixin Kimya Departamentindən. 2011-2014-cü illərdə Kembric Universitetinin Cavendish Laboratoriyasında Oppenheimer Tədqiqatçısı olmuşdur. Münhen Texniki Universitetində (2014–2015) və Kembric Universitetində (2015–2018) fakültədə təhsil aldıqdan sonra 2022-ci ildən Milano Universitetinin Fizika Departamentində tam professor və nəzəri fizika kafedrasının müdiri vəzifəsində çalışır. Queens College Cambridge Təqaüdü və ERC Consolidator qrantı “Multimeç”). Tədqiqat maraqları nizamsız sistemlərin statistik fizikasından (təsadüfi qablaşdırma, tıxanma, eynək və şüşə keçidi, kolloidlər, qeyri-tarazlıq termodinamika) bərk cisim fizikası və superkeçiriciliyə qədərdir.