น้ำของเหลวและวัสดุเปลี่ยนเฟสของเหลว (PCM) มีฟิสิกส์พื้นฐานเหมือนกันหรือไม่? คำตอบอาจเป็นใช่ ตามผลงานใหม่โดยนักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและเยอรมนีที่ได้ศึกษาโลหะผสม PCM ที่ทำจากเจอร์เมเนียม (Ge) พลวง (Sb) และเทลลูเรียม (Te) ในอัตราส่วน 1:2:4 โดยใช้ quasi – การกระเจิงของอิเล็กตรอนนิวตรอน การทดลองเผยให้เห็นว่าความสัมพันธ์ที่เรียกว่าสโตกส์-ไอน์สไตน์
ซึ่งเชื่อมต่อความหนืดของของเหลว
กับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของโมเลกุล ดูเหมือนว่าจะสลายตัวเหนือจุดหลอมเหลวของวัสดุและที่ความหนืดต่ำมาก เช่นเดียวกับในน้ำ ผลลัพธ์จะมีความสำคัญเมื่อสร้างความทรงจำที่เปลี่ยนเฟสจากโลหะผสม GeSbTe และ PCM ที่เกี่ยวข้องในอนาคต PCM สามารถสลับสลับไปมาระหว่างสถานะคล้ายแก้วและผลึกได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่ทำให้วัสดุร้อนขึ้นหรือโดยการให้ความร้อนโดยตรงด้วยเลเซอร์ ความสามารถในการสลับระหว่างสถานะ “0” และ “1” สองสถานะ –
สถานะผลึกที่มีการนำไฟฟ้าสูงและสถานะอสัณฐานเสถียร meta ที่มีการนำไฟฟ้าต่ำ – หมายความว่าเป็นหนึ่งในหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนรูปแบบใหม่ที่กำลังศึกษา เพื่อตอบสนองความต้องการข้อมูลดิจิทัลที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ของโลก ซึ่งมีปริมาณเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ สองปี นักวิจัยซึ่งนำโดย Charles Austen AngellจากArizona State University, Tempeกล่าวว่าความทรงจำดังกล่าวสามารถทำงานได้เร็วกว่าหน่วยความจำแฟลชคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันถึงพันเท่า. นอกจากนี้ยังสามารถทนทานกว่ามากเมื่อเทียบกับจำนวนการอ่าน-เขียนรายวัน
ความสัมพันธ์ Stokes-Einstein และการพังทลายค่าความหนืดและสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายตัวเองของอะตอมมีบทบาทพื้นฐานในพฤติกรรมการสลับที่รวดเร็วมากของ PCM และการเชื่อมต่อระหว่างพารามิเตอร์ทั้งสองสามารถอธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์ Stokes-Einstein (SER) ที่มีมาช้านาน ซึ่งทำงานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจสำหรับของเหลวธรรมดา ที่อุณหภูมิสูงใกล้และสูงกว่าอุณหภูมิหลอมเหลว อย่างไรก็ตาม ในของเหลวที่สามารถหล่อเย็นได้ยิ่งยวด ความสัมพันธ์นี้จะงอยปากลงไปต่ำกว่าจุดหลอมเหลวที่อุณหภูมิซึ่งความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
อย่างไรก็ตาม สถานการณ์จะแตกต่างออกไป
สำหรับของเหลวที่ผิดปกติจำนวนเล็กน้อย (ซึ่งรวมถึงน้ำ) ที่สามารถระบายความร้อนด้วยซุปเปอร์เย็นได้” Angell อธิบาย ในที่นี้ พบว่าการสลายนี้เกิดขึ้นเหนือจุดหลอมเหลวของของเหลวและมีความหนืดต่ำมาก ตอนนี้ ทีมงานของเราได้พบพฤติกรรมนี้โดยไม่คาดคิดว่าจะอยู่ในสถานะ PCM ที่มีความคล่องตัวสูงเช่นกัน อาจมีการเชื่อมต่อหรือไม่”
สุนัขนักวิจัยได้ผลลัพธ์โดยใช้การกระเจิง ของนิวตรอนกึ่งอิเล็กตรอน (QENS) เพื่อศึกษา PCM Ge 1 Sb 2 Te 4 เทคนิคนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถกำหนดทั้งเวลาการคลายตัวของโครงสร้างที่เรียกว่า α ของโครงสร้างได้โดยตรง (ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความหนืดของแรงเฉือน) และค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ตัวเองของตัวอย่าง
ผลลัพธ์บ่งชี้ว่าแม้ว่าความหนืดของ PCM อาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อวัสดุเย็นตัวลง แต่การแพร่ของอะตอมยังคงสูงอยู่ เนื่องจากจะสนับสนุนพฤติกรรมการเปลี่ยนเฟสอย่างรวดเร็วเมื่อ PCM เป็นของเหลวมาก
Angell บอกกับ Physics Worldว่า”พฤติกรรมแบบเดียวกันนี้พบได้ในซิลิกอนและเจอร์เมเนียม supercooled “เป็นไปได้ไหมที่ฟิสิกส์พื้นฐานของของเหลวเหล่านี้มีพื้นฐานร่วมกัน?” ในวัสดุเหล่านี้ การแตกตัวของ SER เหนือจุดหลอมเหลวและที่ความหนืดต่ำนั้นคิดว่ามาจากการเปลี่ยนสถานะของเหลวและของเหลวที่จมอยู่ใต้น้ำซึ่งจะเริ่มการตกผลึกและการเปลี่ยนสถานะที่เปราะบางอย่างมากในระหว่างการทำความเย็นที่รวดเร็วเป็นพิเศษซึ่งคงสถานะของเหลวไว้
การเปลี่ยนโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์ในบิต PCM ระดับนาโน
“เหนือการเปลี่ยนแปลง ของเหลวเป็นของเหลวมาก และการตกผลึกเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมากเมื่อเกิดนิวเคลียส ในขณะที่ต่ำกว่าการเปลี่ยนแปลง ของเหลวจะแข็งตัวขึ้นและคงสถานะอสัณฐานและการนำไฟฟ้าต่ำไว้จนถึงอุณหภูมิห้อง” Angell อธิบาย “ในอนุภาคระดับนาโนสโคปิกที่ทำจากวัสดุนี้ สถานะอสัณฐานนี้ยังคงมีเสถียรภาพอย่างไม่มีกำหนด จนกว่าจะได้รับคำสั่งจากพัลส์ความร้อนที่โปรแกรมคอมพิวเตอร์ให้เพิ่มทันทีเป็นอุณหภูมิที่แฟลชตกผลึก (ในสเกลเวลานาโนวินาที) ไปจนถึงการนำไฟฟ้า ‘ สถานะ.
“วินาทีที่พัลส์ความร้อนขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อยสามารถนำ ‘บิต’ ไปเหนือจุดหลอมเหลวได้ทันที จากนั้นไม่มีการป้อนความร้อนเพิ่มเติมและการสัมผัสใกล้ชิดกับซับสเตรตที่เย็น เช่น ดับด้วยอัตราที่สูงพอที่จะหลีกเลี่ยง การตกผลึก จากนั้นจะหยุดเข้าสู่สถานะ ‘ปิด’
“เฟสอสัณฐานของวัสดุประเภทนี้ถือได้ว่าเป็น ‘แก้วกึ่งโลหะ’” สมาชิกในทีมShuai Weiอธิบาย “ตรงกันข้ามกับกลยุทธ์ในด้านการวิจัยของ ‘แก้วโลหะ’ ซึ่งผู้คนได้ใช้ความพยายามมานานหลายทศวรรษในการชะลอการตกผลึกเพื่อให้ได้แก้วที่เทกอง ในที่นี้ เราต้องการให้แก้วกึ่งโลหะตกผลึกโดยเร็วที่สุดใน ของเหลว แต่ให้คงตัวมากที่สุดเมื่ออยู่ในสถานะแก้ว ฉันคิดว่าตอนนี้เรามีความเข้าใจใหม่ที่มีแนวโน้มว่าจะบรรลุผลสำเร็จใน PCM ที่อยู่ระหว่างการศึกษาได้อย่างไร”
เมื่อเติมลงในน้ำเสียที่มีค่า pH มากกว่า 4.0 เปลือกอลูมิโน-ซิลิเกตของนาโนโคอะกูแลนต์ไฮโดรไลซิสจะสลายตัวเป็นฟลอกที่เกาะติดกับสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอนุภาค เขาอธิบาย “ในการดักจับสารปนเปื้อนที่ละลายน้ำเหล่านี้ สารนาโนโคอะกูแลนต์จะมีพฤติกรรมเหมือนสิ่งมีชีวิตในทะเลActinia เมื่อจับเหยื่อของมัน” เขากล่าวกับPhysics World “ Actinia มีลำตัวเป็นทรงกลมซึ่งมีหนวดที่หดกลับในขณะที่สิ่งมีชีวิตกำลังพักผ่อน แต่หนวดเหล่านี้จะขยายออกไปเมื่อมันกินเข้าไป ในทำนองเดียวกัน เมื่อเปลือกของ nanocoagulant ไฮโดรไลซ์ มันกลับกลายเป็นภายนอก การเบี่ยงเบนนี้เผยให้เห็นไมเซลล์อะลิฟาติกของแกนกลางที่สามารถจับสารปนเปื้อนได้”
ตัวกรองกราฟีนมีขนาดใหญ่นักวิจัยได้ทดสอบสาร nanocoagulant กับน้ำเสียทุติยภูมิจากโรงบำบัดน้ำเสียในเขตเทศบาล สิ่งปนเปื้อนในน้ำ ได้แก่ คาร์บอนอินทรีย์ที่ละลายน้ำ ไนเตรตและฟอสฟอรัส จากนั้นจึงทดสอบความสามารถของสารนาโนโคอะกูแลนต์ในการกำจัดยาและสารมลพิษขนาดเล็กอื่นๆ ที่มีอยู่ในตัวอย่างน้ำเสียในส่วนต่อล้านล้านส่วนต่อช่วงพันล้าน Zhao กล่าวว่า “เราพบว่าโครงสร้างนาโนสามารถขจัดสิ่งปนเปื้อนในน้ำในวงกว้างได้ในขั้นตอนการบำบัดเพียงครั้งเดียวซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่า 90%”
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย
