Физики из Германии и США изучили необычные кристаллы, состоящие из вращающихся частиц. Эти структуры способны к самопроизвольному разрушению и изменению формы, а их свойства нарушают традиционные законы упругости. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ученые обнаружили, что эти кристаллы ведут себя иначе, чем традиционные твердые тела; они проявляют так называемую «аномальную эластичность». Пока традиционный материал растягивается, этот кристалл не деформируется, а начинает скручиваться.
«Система из множества вращающихся элементов демонстрирует совершенно новое, нелинейное поведение», — объяснил профессор Хартмут Левен из Университета Генриха-Гейне в Дюссельдорфе. «При высоких концентрациях такие объекты образуют твердое вещество с «необычными» свойствами материи».
Исследователи назвали эти структуры «поперечно взаимодействующими кристаллами». При сильном трении их частицы начинают вращаться и толкать друг друга перпендикулярно линии, соединяющей центры, в результате чего кристалл распадается на мелкие вращающиеся фрагменты. Однако после деградации кристалл способен к самосборке.
Расчеты показали, что крупные кристаллы со временем распадаются на более мелкие, а более мелкие растут, пока не достигнут критического размера. Это противоречит традиционной термодинамике, согласно которой кристаллы имеют тенденцию к росту.
«Мы открыли фундаментальное свойство природы. «Существует сильная взаимосвязь между скоростью вращения частиц и критическим размером фрагментов», — сказал профессор Университета штата Уэйн Чжи-Фэн Хуан, возглавлявший исследование.
