Vänster och höger figurer är schematiska diagram av glasartat fast material i två och tre dimensioner. Modalitet för dynamiken hos glasartat fast ämne i olika dimensioner illustreras. I tre dimensioner, en partikel vibrerar inuti en bur som bildas av angränsande partiklar, på grund av partiklarnas tätt packade tillstånd, och går emellanåt ur buren. I två dimensioner, långvågslängds vibrationsljudvågor framkallar koherent rörelse hos partiklarna med en stor amplitud som i princip kan överskrida partikelradiernas längdskala (den vattenfärgade cirkeln till vänster indikerar att partikelburet kan röra sig ett stort avstånd). Upphovsman:Hayato Shiba
Forskare i Japan har avslöjat att om ett glasartat fast ämne har en plan (arkliknande) struktur, den kan uppvisa förbättrad termisk vibrationsrörelse på grund av samma mekanism som är känd för de plana kristallerna (tvådimensionella kristaller), genom att använda storskaliga simuleringar på superdatorer.
"Tänk om vi kunde göra ett glasskiva, som har en tvådimensionell (2D) planat form, " säger Dr Hayato Shiba, vid Tohoku Universitys institut för materialforskning (IMR). "I en så begränsad rumslig dimension, en mängd nya fenomen äger rum i vanliga "periodiska" system (kristaller, spinnsystem etc.). Detta beror på att beståndsdelarnas termiska rörelse sker i större skala på grund av de begränsade rumsliga dimensionerna. "
Sådana förbättrade termiska rörelser är kända för att framkalla nya fysiska fenomen som Shiba, och hans forskargrupp Yasunori Yamada (IMR), Takeshi Kawasaki (Nagoya University) och Kang Kim (Osaka University), hopp kommer att leda utvecklingen av nya funktionella material och enheter som är nödvändiga för att förverkliga energibesparande samhällen.
Dock, det är fortfarande osäkert om 2D -glas, som ett "icke-periodiskt" system, uppvisar sådana förbättrade termiska rörelser.
"Vårt resultat indikerar att 2D-glas kan bli mjukt, gradvis och för alltid, när vi går till de makroskopiska skalorna. Följaktligen, vibrationsamplituden blir oändlig på grund av de storskaliga rörelserna, säger Shiba.
"Med andra ord, sådana material kan uppvisa starka reaktioner på yttre fält eller deformation. Den termiska vibrationen skiljer sig helt från den i ett 3D -glas, och det kan till och med förändra vitrifikationens och den glasartade fasövergångens grundläggande natur. "
I experimenten, 2D-glas realiserades experimentellt med kolloidala system, och kan också realiseras med andra mjuka och hårda material.
