Λύθηκε ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα στην επιστήμη των υλικών

Πηγή: PhysOrg, 23 Φεβρουαρίου 2009

Ο Peter Oppeneer καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα μαζί με την ομάδα του εξήγησε ένα άλυτο μυστήριο μέχρι σήμερα στην επιστήμη των υλικών, που είναι γνωστό ως  η κρυμμένη τάξη - πώς δηλαδή ξεκινάει μια νέα φάση και γιατί. Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να έχει μεγάλη σημασία για την κατανόηση του γιατί συμβαίνουν οι ιδιότητες ενός νέου υλικού, πως μπορούν αυτές να ελέγχονται και πως μπορούν να αξιοποιηθούν στο μέλλον. Οι διαπιστώσεις δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Materials καθώς έχουν μεγάλη σημασία για την μελλοντική παροχή ενέργειας.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα οι ερευνητές προσπάθησαν να αναπτύξουν τα υπεραγώγιμα υλικά του μέλλοντος που θα είναι σε θέση να άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς απώλειες ενέργειας, κάτι πολύ σημαντικό για τη μελλοντική διανομή της ενέργειας. Αλλά έλειπε ένα κομμάτι του παζλ. Υπάρχουν πολλά υλικά που παρουσιάζουν μια σαφή φάση μετάβασης σε όλες τις θερμοδυναμικές ιδιότητες όταν η θερμοκρασία πέφτει κάτω από μια ορισμένη μεταβατική θερμοκρασία, αλλά κανείς φυσικός δεν ήταν σε θέση να εξηγήσει τη νέα συλλογική τάξη στο υλικό. Μέχρι τώρα, αυτό αποκαλείται κρυμμένη τάξη.

"Η κρυμμένη τάξη ανακαλύφθηκε πριν από 24 χρόνια, και όλα αυτά τα χρόνια οι επιστήμονες προσπαθούσαν να βρουν μια εξήγηση, αλλά κανείς δεν τα είχε καταφέρει. Κι έτσι αυτό το ζήτημα είχε γίνει ένα από τα πιο καυτά θέματα αναζήτησης στην επιστήμη των υλικών. Τώρα όμως μπορούμε να εξηγήσουμε πώς συμβαίνει η κρυμμένη τάξη στα υλικά, με έναν τρόπο που ποτέ δεν έχει παρουσιαστεί μέχρι σήμερα. Έτσι έχουμε επιλύσει ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα των ημερών μας σε αυτό το επιστημονικό πεδίο ", λέει ο καθηγητής Peter Oppeneer.

Τέσσερις λοιπόν φυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα, με επικεφαλής τον Peter Oppeneer και σε συνεργασία με τον John Mydosh από το Πανεπιστήμιο της Κολωνίας, ο οποίος ανακάλυψε την κρυφή τάξη πριν από 24 χρόνια, έδειξαν μέσω μεγάλης κλίμακας υπολογισμούς τον τρόπο με τον οποίο παρουσιάζεται η κρυμμένη τάξη. Εξαιρετικά μικρές μαγνητικές διακυμάνσεις παρακινούν αλλαγές στις μακροσκοπικές ιδιότητες του υλικού, οπότε προκύπτει μια εντελώς νέα φάση, με διαφορετικές ιδιότητες.

"Ποτέ στο παρελθόν δεν έχουμε δε αυτό που λέγεται 'magnetic spin excitations' να παράγει μια φάση μετάβασης και το σχηματισμό μιας νέας φάσης. Στη συνήθη υλικά μια τέτοια διέγερση δεν μπορεί να αλλάξει τη φάση και τις ιδιότητες του υλικού, επειδή είναι πολύ ασθενές. Τώρα, όμως, έχουμε δείξει ότι είναι δυνατόν να συμβεί το γεγονός αυτό", λέει ο Peter Oppeneer.

Η λεπτομερής εξήγηση στο σύνολο των φυσικών φαινομένων στην κρυμμένη τάξη γίνεται από μια θεωρία βασισμένη σε ένα υπολογιστικό μοντέλο. Μεταξύ άλλων εφαρμογών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση των υπεραγώγιμων υλικών υψηλής θερμοκρασίας, ενώ θα είναι σημαντικό για την ανάπτυξη νέων υπεραγώγιμων υλικών καθώς και το μέλλον του ενεργειακού εφοδιασμού μας.

Home