Ограничение движения атомов объяснило аномальную жёсткость тонких плёнок

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Исследователи обнаружили фундаментальный закон, объясняющий парадоксальное усиление механических свойств материалов при уменьшении их толщины до нанометровых размеров. Открытие опубликовано в журнале PNAS и касается явления, которое долгое время оставалось загадкой для научного сообщества.

На протяжении последнего десятилетия экспериментальные исследования и компьютерное моделирование фиксировали странный эффект: когда материалы достигают толщины всего несколько нанометров или составляют всего несколько атомных слоев, они демонстрируют значительное повышение устойчивости к механическим нагрузкам. Это поведение регистрировалось в графене, оксиде графена и тонких полимерных пленках, несмотря на их кардинально различные химические составы и структуру.

Алессио Закконе и его команда применили концепцию неаффинной упругости для объяснения этого явления. Согласно их анализу, в реальных материалах атомы и молекулы совершают коллективные движения, которые помогают ослабить внутренние напряжения при деформации. Однако в ультратонких образцах геометрические ограничения препятствуют длинноволновым режимам деформации, лишая материал обычных путей релаксации напряжения. Это ограничение приводит к повышению жесткости структуры.

Автор: Alessio Zaccone Источник: phys.org

Исследование выявило математическую зависимость этого эффекта. Увеличение жесткости материала обратно пропорционально кубу его толщины. На практике это означает, что уменьшение толщины в два раза усиливает эффект ограничения подвижности примерно в восемь раз.

Значимость открытия заключается в его универсальности. Один и тот же закон масштабирования применим к материалам с совершенно различными структурами, что указывает на наличие глубокого физического принципа, независимого от конкретного химического состава.

Результаты исследования имеют практическое значение для разработки новых материалов в наноэлектронике, гибкой электронике, защитных покрытиях и наноустройствах. Понимание механизмов, управляющих поведением материалов на наномасштабе, позволит создавать структуры, сочетающие легкость с высокой прочностью.

Источник: Phys.org

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

Сейчас на главной

Новости

Публикации

YouTube тормозит или не грузит видео? Решаем проблему на компьютере

Сервис YouTube на территории России, официально, давно перестал работать, но множество пользователей нашли обходные пути и продолжают им пользоваться. Однако в последние несколько дней сервис начал...

Хуанг пролюбил свой пост в Nvidia, а также возврат IPO Антропика: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: массовый сбой у Microsoft и американских аэропортов, SpaceX впервые поймал ракету роборукой, оценка Anthropic перед IPO...

Ученые создали «живые» искусственные мышцы для гуманоидных роботов: они играют на пианино и двигают глазами

Мышечная система человека решает две разные механические задачи. Крупные мышцы спины и ног рассчитаны на создание большой тяги и подъем тяжестей. В свою очередь, мелкие скелетные мышцы —...

Скорость света была втрое выше, а гравитация — в 27 раз сильнее: как новая модель Вселенной прошла проверку Большим взрывом

Согласно стандартной космологической модели, которую в физике называют Лямбда-CDM, привычное нам вещество — звезды, планеты, межзвездный газ и мы сами — составляет лишь около...

Angelears Celest × CVJ Iris — красивые снаружи и добрые внутри — обзор динамических внутриканальных наушников

Сегодня на обзоре новая модель внутриканальных наушников Iris от коллаборации сразу нескольких брендов — Angelears, Celest и CVJ. Новая модель наушников динамическая, это значит,...

Почему вода в Байкале резко пошла вверх после 20 лет засухи: что показала история озера за 343 года

Озеро Байкал в Южной Сибири содержит около пятой части всех мировых запасов жидкой поверхностной пресной воды. Состояние этого водоема и благополучие миллионов людей вокруг него зависят от баланса...