Experiment bestätigt, dass Flüssigkeiten Eigenschaften von Festkörpern auf mikroskopischen Skalen zeigen

In Physical Review B wurde ein internationales Papier veröffentlicht

15.07.2020 - Russische Föderation

Die Mitarbeiter sind die Föderale Universität Kasan, das Vereschagin-Institut für Hochdruckphysik (Russische Akademie der Wissenschaften), die Queen Mary Universität London, das Imperial College London, das Rutherford Appleton Laboratory, die Technische Universität Wuhan und die Universität Sichuan.

Co-Autor, Lehrstuhlinhaber des Lehrstuhls für Computational Physics der Kasaner Bundesuniversität Anatolii Mokshin erklärt: "Der Hauptunterschied zwischen dem flüssigen Zustand der Materie und dem festen Zustand ist das Vorhandensein von Schersteifigkeit in Festkörpern. Mit anderen Worten: Festkörper können ihre Form behalten, im Gegensatz zu Flüssigkeiten und Gasen, die die Form der Gefäße annehmen, in denen sie sich befinden. Zusammen mit unseren ausländischen Kollegen haben wir herausgefunden, dass ein solches Verständnis nicht ganz richtig ist. Wir konnten experimentelle Bestätigung für das Vorhandensein von Schersteifigkeit in einer Flüssigkeit erhalten. Und das bedeutet, dass eine Flüssigkeit auf einer räumlichen Skala, die mit der Größe von Molekülen und Atomen vergleichbar ist, Elastizität und Steifigkeit aufweist wie ein Festkörper. Dies ist sehr überraschend. Insbesondere wird eine Flüssigkeit auf diesen extrem kleinen Skalen wie ein gewöhnlicher Festkörper auf äußere Verformungseinflüsse reagieren. Die Ergebnisse werden für den Fall der Galliumschmelze erzielt. Sie gelten jedoch für jede Flüssigkeit."

Die Einzigartigkeit dieser Arbeit besteht nach Ansicht des Befragten darin, dass zum ersten Mal eine umfassende Studie durchgeführt wurde, die Experimente zur inelastischen Neutronenstreuung, groß angelegte Berechnungen zur Molekulardynamik, die vom Computercluster der Universität Kasan und dem Supercomputer des Interfakultären Supercomputerzentrums der Russischen Akademie der Wissenschaften durchgeführt wurden, sowie eine theoretische Erklärung im Rahmen der ursprünglichen selbstkonsistenten Relaxationstheorie des flüssigen Zustands umfasst.

"Neue Daten sind wichtig für das Verständnis einer Reihe grundlegender wissenschaftlicher Fragen im Zusammenhang mit der Physik im flüssigen Zustand. Sie müssen beim Design von Nanobauteilen, Nanostrukturen und Metamaterialien berücksichtigt werden. Erstens ist es jetzt möglich, die physikalischen Parameter von Flüssigkeiten nahe der Erstarrungstemperatur und die Bedingungen (Temperatur und Druck), unter denen Nanostrukturen konstruiert werden können, genauer zu bewerten. Zweitens haben sich neue Möglichkeiten zur Kontrolle von Flüssigkeiten ergeben, die durch Strukturen im Nanometerbereich begrenzt sind. Einer der Zweige der modernen Physik, die Nanofluidik, beschäftigt sich mit diesen Fragen", schließt Mokshin.

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