Harvey Mudd研究人员的谷物分裂发现发表在物理评论E

哈维穆德学院物理学教授莎伦·格博德和她的研究小组的学生共同撰写了一篇论文, “晶粒分裂是胶体多晶中晶粒变粗的一种机制。” 发表在物理评论E. 当一篇研究论文的发现被认为具有高影响力时，它被选为“信件”.

Gerbode和她的团队对晶粒分裂的发现为更好的晶体生长模型铺平了道路. 根据Gerbode的说法, “晶体”这个词经常让人联想到一排排排列整齐的组成粒子. 然而, 大多数结晶材料是由多个晶粒组成的, 以不同角度排列的区域. 晶粒的大小和形状决定了材料的各种性能, 比如它有多强, 以及它的导电性.

Gerbode的研究小组发现了一种令人惊讶的新方法，可以解释相邻颗粒是如何生长和融合的. 直到现在, 人们从两种可能性来理解这种晶粒合并型的晶体生长:小晶粒收缩, while the other grows; or both neighbors can rotate to align their crystal rows and merge into a single crystal. 但是，如果一粒谷物有两个相邻的谷物，它们的排列方向不一致，会发生什么呢? Gerbode和她的学生发现，在这种情况下, 还有第三种选择:颗粒可以分裂并向相反方向旋转，以与两个邻居对齐. 这种“晶粒分裂”更可能发生在较小的晶粒中, 使这种新机制与纳米材料特别相关.

“这一发现最令人兴奋的部分是，它在黄金城现金注册网-apple app store-黄金城集团排行榜对晶体材料如何生长和老化的理解方面取得了重大进展,格伯德说. “直到现在, 目前公认的理论只提供了两种晶体与相邻晶体合并的可能性, 但黄金城现金注册网-apple app store-黄金城集团排行榜发现了第三个. 这种新机制将改变晶体系统的建模方式, 为物质随时间的变化提供更好的预测. 令人震惊的是，这些理论已经存在了这么长时间, 没有人注意到还有第三种选择, 直到现在.”

这一实验发现是在大流行爆发之前，当时20岁的玛雅·马丁内斯大四学生做出的. 接下来的一年，我分析马丁内斯的数据，试图理解这种新的颗粒分裂机制, 这是由21岁的安娜·巴斯领导的. 马丁内斯和巴斯是这份手稿的共同第一作者, 还有Gerbode和她实验室的其他几位学生合著者:22岁的Cora Payne, 克里斯托弗·格雷，库托22年, 伊莎贝拉·乔伊·昆塔斯，22岁, Thorthong Soncharoen ' 23, 尼娜米. 19岁的布朗和19岁的伊莱·约瑟夫·韦斯勒.

“我为这份手稿感到非常自豪, 哪一种结合了实验和理论, 完全是由我那群优秀的大学生合作团队制作的吗,格伯德说.

这一发现的实际应用意义重大.

“想象一下你有一种纳米晶体材料, 通过调整晶粒的大小和位置，它具有特定的机械和电子特性,格伯德解释说. “随着时间的推移, 每一粒谷物都将慢慢进化，与邻近的谷物融合在一起, 改变那些珍贵的属性——这个过程被称为“老化”.“如果黄金城现金注册网-apple app store-黄金城集团排行榜想很好地估计这种材料能持续多久拥有黄金城现金注册网-apple app store-黄金城集团排行榜想要的特性, 黄金城现金注册网-apple app store-黄金城集团排行榜需要精确的模型来解释导致颗粒变化的机制.”

到目前为止，老化模型只依赖于两种选择:收缩或作为刚性物体旋转. 然而有了这些选择, 这些模型可能过于乐观地描绘了这些材料的使用寿命. Gerbode和她的学生发现了第三种选择, 纹理分割, 尤其是它在小颗粒晶体中的重要性, 这意味着这些模型可以更准确地预测这些纳米晶体材料可以像预期的那样运行多久, 更重要的是，当他们需要被替换的时候.