Физики расплавили двумерный плазменно-пылевой кристалл из частиц полистирола

N+1Наука

Физики пронаблюдали фазу гексатик при плавлении двумерной пыльной плазмы

Артем Моськин

E. V. Vasilieva et al. / Scientific reports, 2021

Российские физики расплавили двумерный плазменно-пылевой кристалл из частиц полистирола с никелевым напылением и подтвердили, что в ходе плавления образуется промежуточная фаза гексатик с близким позиционным порядком и квазидальным шестикратным ориентационным порядком. С помощью расчета координат и траекторий движения частиц авторы получили диффракционную картину и границы параметра связывания (мера упорядоченности), при которых такая фаза существует. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

В двумерных системах физические явления протекают более экзотично, чем в трехмерных. В 2016 году первоооткрывателям топологических фазовых переходов Дэвиду Таулессу и Майклу Костерлицу присудили нобелевскую премию по физике, о чем мы рассказывали в материале «Топологически защищен». Фазовые переходы в двумерных системах значительно отличаются от стандартного плавления или кристаллизации. По теории, разработанной Березинским, Костерлицем и Таулессом и дополненной Галпериным, Нельсоном и Юнгом, в ходе перехода двумерного вещества из твердого в жидкое появляется промежуточная фаза — гексатик, которая характеризуется наличием близкого позиционного порядка и квазидального ориентационного порядка по шести направлениям.

Такой переход был лишь предсказан теорией, а экспериментаторы много лет ищут следы двухстадийного перехода в двумерных системах. Например, его обнаруживали в электронных монослоях на поверхности жидкого гелия, в полимерных коллоидных частицах, жидких кристаллах, сверхпроводниках и в плазменно-пылевых кристаллах. Обнаружить их существование в пылевой плазме получилось только несколько лет назад — для ее обнаружения ученые исследовали корреляцию движения частиц полистирола в плоскости, поместив их в газоразрядную камеру, наполненной аргоном. Для нагрева двумерного плазменно-пылевого двумерного кристалла физики использовали аргоновый лазер и варьировали его мощность. Однако полноценному изучению фазы гексатика помешала нестабильность двумерной системы.

В этот раз Елена Васильева (E.V. Vasilieva) с коллегами из Объединенного института высоких температур РАН и МФТИ повысила устойчивость системы, используя в качестве десятимикрометровые частицы полистирола с напыленным на поверхности никелем. Частицы подаются вместе с газом в камеру между электродами, на которые подается радиочастотный ток, они отрицательно заряжаются из-за ионизации атомов аргона и зависают на уровне, где компенсируются электростатическая и гравитационная силы, формируя периодическую решетку. Чтобы предотвратить расползание частиц по плоскости, в области концентрации ученые установили ограничительное металлическое кольцо.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Объясняя науку: Руководство для авторов научно-популярных текстов» «Объясняя науку: Руководство для авторов научно-популярных текстов»

Отрывок из книги Игоря Иванова о том, как писать научно-популярные новости

N+1
Ценовой пожар тушат пошлинами и запретами Ценовой пожар тушат пошлинами и запретами

Повышение пошлин на зерно притормозит рост цен на базовые продукты питания

Эксперт
Вход в зону комфорта: как заниматься спортом зимой Вход в зону комфорта: как заниматься спортом зимой

Зимой тоже можно заниматься спортом в удовольствие: объясняем, как это делать

РБК
Как выбрать правильное обручальное кольцо: 3 лайфхака для жениха и невесты Как выбрать правильное обручальное кольцо: 3 лайфхака для жениха и невесты

Эксперт дает советы по выбору обручальных колец

Cosmopolitan
10 научно-фантастических фильмов, в которых все правильно 10 научно-фантастических фильмов, в которых все правильно

Фантастические фильмы, которые действительно похожи на правду

Maxim
Электрических угрей застали за коллективной охотой Электрических угрей застали за коллективной охотой

Электрические угри объединяются в группы и нападают на мелких рыб

N+1
Художник Дмитрий Гутов: У людей есть иллюзия, что они видят Художник Дмитрий Гутов: У людей есть иллюзия, что они видят

Художник Дмитрий Гутов о том, почему стоит интересоваться современным искусством

СНОБ
Физики описали еще один способ получения энергии из черных дыр Физики описали еще один способ получения энергии из черных дыр

Физики: найден новый способ извлечь энергию из вращающейся черной дыры

N+1
Одна вокруг света: первый опыт скалолазания и несколько американских рекордов Одна вокруг света: первый опыт скалолазания и несколько американских рекордов

102-я серия о кругосветном путешествии Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
2 препятствия, которые мешают нам отделиться от токсичных родителей 2 препятствия, которые мешают нам отделиться от токсичных родителей

Какие шаги помогут выпутаться из паутины токсичной семьи?

Psychologies
С новым счастьем! С новым счастьем!

Психолог рассказывает, как научиться располагать к себе людей и стать счастливее

Лиза
Когда цели вредят и как формулировать их правильно Когда цели вредят и как формулировать их правильно

Когда отказаться от цели лучше, чем идти напролом

Reminder
Николь Кидман, Алла Пугачева и другие звезды, чьих детей родили суррогатные мамы Николь Кидман, Алла Пугачева и другие звезды, чьих детей родили суррогатные мамы

Среди тех, кому суррогатные мамы помогли стать родителями, немало и звезд

Cosmopolitan
Заверните всех: 8 самых богатых молодых холостяков России Заверните всех: 8 самых богатых молодых холостяков России

Рассказываем о самых завидных российских женихах

Cosmopolitan
Обман зрения Обман зрения

Согласно статистике, многие женщины считает себя намного полней, чем они есть

Psychologies
Mazda CX-9. А он у тебя большой! Mazda CX-9. А он у тебя большой!

Mazda CX-9 — самый большой кроссовер модельного ряда Mazda

4x4 Club
Бич цифрового общества: как нас всех поразил страх упущенных возможностей и что с этим делать Бич цифрового общества: как нас всех поразил страх упущенных возможностей и что с этим делать

Страх упущенных возможностей — бич цифрового общества, приводящий к стрессу

Forbes
Дачное время Дачное время

Можно ли охватить несколькими предложениями дачный мир?

Наука и жизнь
«Дама в беде»: как женщины разрабатывают суперуспешные видеоигры, но все равно подвергаются травле «Дама в беде»: как женщины разрабатывают суперуспешные видеоигры, но все равно подвергаются травле

Почему в индустрии разработки видеоигр к женщинам пока относятся как к чужакам

Forbes
«Ад: История идеи и ее земные воплощения» «Ад: История идеи и ее земные воплощения»

Какие формы в разное время принимали адские муки

N+1
Делают почти все звезды! Мезотерапия: процедура, которая решает много проблем Делают почти все звезды! Мезотерапия: процедура, которая решает много проблем

Разбираемся, что такое мезотерапия, кому ее делать можно, а кому - нежелательно

Cosmopolitan
Ужасный волк оказался не волком Ужасный волк оказался не волком

Предки этих хищников разошлись с предками волков 5,7 миллиона лет назад

N+1
Как разговаривать с человеком, который тебя бесит Как разговаривать с человеком, который тебя бесит

10 пунктов, которые помогут провести переговоры с самыми безнадежными упрямцами

Maxim
Кто переборщил, а кто вовремя остановился: разбираем звездные улыбки Кто переборщил, а кто вовремя остановился: разбираем звездные улыбки

Кто из знаменитостей чересчур увлекся отбеливанием зубов?

Cosmopolitan
Такси для чиновников и голосование против поправок к Конституции: чем запомнилась мэр Якутска Сардана Авксентьева Такси для чиновников и голосование против поправок к Конституции: чем запомнилась мэр Якутска Сардана Авксентьева

Чем мэр Якутска Сардана Авксентьева запомнилась на своем посту

Forbes
Что скрывает древнейшая планета во Вселенной Что скрывает древнейшая планета во Вселенной

Оказывается, планеты действительно могут жить очень, очень долго

Популярная механика
Джонатан Литэм: Помутнение Джонатан Литэм: Помутнение

Отрывок из романа-игры Джонатана Литэма «Помутнение»

СНОБ
Панические атаки, алкоголь, депрессия: какие секреты звезд хранят психотерапевты Панические атаки, алкоголь, депрессия: какие секреты звезд хранят психотерапевты

От психологических проблем не застрахованы даже селебрити

Cosmopolitan
Отрывок из книги Энтони Бивора «Арденнская операция: Последняя авантюра Гитлера» Отрывок из книги Энтони Бивора «Арденнская операция: Последняя авантюра Гитлера»

Глава из книги Энтони Бивора о последней операции Гитлера в Арденнах

СНОБ
Спустились с гор Спустились с гор

Отпуск в горах

Лиза
Открыть в приложении