Неожиданный дефект “черного лебедя” впервые обнаружен в мягком веществе

Неожиданныйдефект8220черноголебедя8221впервыеобнаруженвмягкомвеществе
crystal
Кредит: CC0 Public Domain

В новом исследовании ученые Техасского университета A&M впервые Time обнаружил единственный микроскопический дефект, названный «двойником» в мягком блок-сополимере, с помощью передовой техники электронной микроскопии. Этот дефект может быть использован в будущем для создания материалов с новыми акустическими и фотонными свойствами.

«Этот дефект похож на черного лебедя – происходит что-то особенное, что нетипично», – сказал д-р Эдвин Томас, профессор кафедры материаловедения и инженерии. «Хотя мы выбрали определенный полимер для нашего исследования, я думаю, что двойной дефект будет довольно универсальным для множества аналогичных систем мягкого вещества, таких как масла, поверхностно-активные вещества, и природные полимеры. Таким образом, наши результаты будут полезны для разнообразных исследований в области мягкой материи ».

Результаты исследования подробно описаны в Proceedings of the National Academy of Науки ( PNAS ).

Материалы можно разделить на твердые и мягкие. Твердые материалы, такие как металлические сплавы и керамика, обычно имеют очень правильное и симметричное расположение атомов. Кроме того, в твердой материи упорядоченные группы атомов образуют наноскопические строительные блоки, называемые . Обычно эти элементарные ячейки состоят всего из нескольких атомов и складываются вместе, образуя периодический кристалл. Мягкая материя также может образовывать кристаллы, состоящие из элементарных ячеек, но теперь периодическая структура находится не на ; это происходит в гораздо большем масштабе из ансамблей больших молекул.

В частности, для диблок-сополимера AB Тип мягкой материи, периодический молекулярный мотив состоит из двух связанных цепей: одной цепи звеньев А и одной цепи звеньев В. Каждая цепочка, называемая блоком, состоит из тысяч единиц, связанных вместе, и мягкий кристалл образуется путем избирательной агрегации единиц А в домены и единиц В в домены, которые образуют огромные элементарные ячейки по сравнению с твердым веществом.

Еще одно заметное различие между мягкими и твердыми кристаллами состоит в том, что структурные дефекты в твердом веществе изучены гораздо больше. Эти дефекты могут возникать в одном месте атома материала, что называется точечным дефектом. Например, точечные дефекты в периодическом расположении атомов углерода в алмазе из-за примесей азота создают изысканный «канареечный» желтый алмаз. Кроме того, дефекты кристаллов могут быть удлинены как линейный дефект или распространяться по площади как дефект поверхности.