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源于灰尘的科学:一种可人工定制的新型晶体物质
发布:lee_9124   时间:2015/11/30 12:07:07   阅读:474 
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图一:典型等离子体晶体,明亮的白色斑点看出尘埃颗粒形成有序的六边形排列;
图二:加入灰尘晶体状结构中可制成的方形图案;
图三:在奥本大学MDPX实验中,正在用绿色激光照射典型的尘埃等离子体。

灰尘无处不在:床下,楼梯上,甚至等离子体中。来自奥本大学、爱荷华大学和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一组研究人员利用新式磁化灰尘等离子体实验(MDPX),在强磁化尘埃等离子体中发现了一种新型晶体状物质。
尘埃等离子体的一大特征是,在适当的条件如高压下,灰尘颗粒可以自组装形成 “等离子晶体”的六角形结构。

新发现的晶体结构让人印象深刻的是:晶格(晶体颗粒之间的间距)性能可通过外部栅格/网格结构任意加强。这些新型定制的晶体可以具有任何几何图案,使它们不同于不受限于外部边界条件的自组装结构的普通固体和传统等离子体晶体。 

在太空中,科学家在恒星形成区域发现了大型灰尘结构,例如行星状星云。在发丝厚度或是更小的微型灰尘颗粒中,同样存在着令人叹为观止的结构,例如土星环和彗星的长尾巴。以上这些大多数天然存在的尘埃等离子体系统中有等离子、磁场和灰尘,这些微小的带电粒子间相互作用非常复杂。

地球上,许多工业(尤其是半导体工业)和研究等离子体的实验中,同样毫无例外地存在许多等离子体、磁场和带电尘埃颗粒的混合物。一些情况下,灰尘被认为是一种污染源,需要加以控制,并从等离子体中安全去除。但是,如果可以控制和操纵更小尺度的(纳米级)的性质,它们可能成为未来制造等离子体的重要工具。

MDPX机构仍在继续此项研究,他们意图控制这些有序结构形状以及改变其在等离子体中悬浮位置的能力。将来,这项发现或许有助于创造一种在等离子体中捕获和控制微粒子的新方法,更甚者,可能推动在基础物理研究和工业应用等方面进行性能设计。


来源:材料人网
 
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