Увлекательный фазовый переход из одного жидкого состояния в другое

Временная эволюция спектров диэлектрических потерь при переходе трифенилфосфита из жидкости в жидкость при 214 К. Горизонтальная ось представляет собой частоту измерения. Частота пика с течением времени смещается к более низким частотам, динамика жидкости резко замедляется с переходом жидкость-жидкость. Предоставлено: 2019 г. Хаджиме Танака, Институт промышленных наук, Токийский университет.

Команда из Университета Токио подробно описала редкое явление фазовых переходов жидкость-жидкость в чистом веществе. Показывая, как жидкость, состоящая только из одного типа молекулы, может переключаться между жидким и стеклообразным состояниями, это исследование может привести к новому способу управления транспортными свойствами жидкости.

Фазовые переходы включают такие явления, как таяние льда (твердое вещество в жидкость) или пар, поступающий из чайника (жидкость в газ). Однако изучение того, как одно расположение молекул превращается в другое, выявляет сложные детали о силе их взаимодействий. При обычных фазовых переходах , как при расплавлении железного прутка в расплавленный металл , добавленное тепло заставляет атомы вибрировать так сильно, что они освобождаются от своей твердой решетки и принимают жидкую форму. Команда из Токийского университета изучала гораздо более редкий тип фазового перехода: из одного жидкого состояния в другое. В этом исследовании они обнаружили, что даже без изменения температуры относительно свободно текучий трифенилфосфит может постепенно превращаться в стеклообразное состояние, в котором молекулы остаются неупорядоченными, но гораздо менее подвижными. Различные фазы были идентифицированы экспериментально на основе того, как быстро молекулы могут расслабиться после возмущения.

«Вопреки интуиции, существует все больше экспериментальных и теоретических доказательств того, что даже однокомпонентное вещество может иметь несколько жидких состояний», — говорит ведущий автор Хаджиме Танака. Они обнаружили, что фазовый переход может происходить двумя совершенно разными способами. Первый называется «зарождение и рост», медленный процесс, который требует появления одной фазы в другой, чтобы преодолеть барьер, чтобы начать. Другой тип — спинодальное разложение, при котором переход может проходить без каких-либо барьеров. Исследователи также обнаружили критическую температуру , выше которой может происходить только зародышевый рост, но ниже этой температуры возможно спинодальное разложение.

«С точки зрения практичности, трифенилфосфит может быть одной из лучших систем для изучения переходов жидкость-жидкость, поскольку превращение происходит при атмосферном давлении и умеренных температурах», — говорит первый автор Кен-Ичиро Мурата. «Фазовые переходы, особенно те, которые связаны с переходом из жидкого в стеклообразное состояние, часто используются при производстве полимеров. Это исследование может значительно улучшить нашу способность оптимизировать и контролировать эти процессы».

Исследование опубликовано в PNAS .

Источник информации: https://phys.org/news/2019-03-fascinating-phase-transition-liquid-state.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...