ساختار مایع ابَرسرد‌شده


۱ ژوئیه ۲۰۱۳

Photo Credit: Insitute of Materials Physics in Space at German Aerospace Center (DLR) at Cologne


قطره‌ی فلز با میدان‌های الکتروایستا در خلأ بین دو الکترود معلق نگاه داشته شده است. وقتی قطره سرد یا داغ می‌شود از ساختار آن به‌شکل پیوسته با تابش سنکروترون تصویر پراش ساخته می‌شود.

مایعات گاهی هنگام تبلور ابرسرد [1] می‌‌شوند یعنی در دماهای کم‌تر از دمای ذوب در فازی شبه‌پایدار هم‌چنان مایع می‌مانند. اینک پژوهشگرانی از دانشگاه زارلند با همکاری مرکز هوافضای آلمان و مرکز لایب‌نیتس برای تحقیقات مواد و حالت جامد در درسدن آلمان با استفاده از پرتوهای x درخشان سنکروترون الکترون آلمان [2](DESY) نخستین بار به‌شکل تجربی نشان داده‌اند که پیش از تبلور در مایع گذار دیگری از یک حالت بی‌شکل به حالت بی‌شکل دیگر (گذار مایع به مایع) [3] رخ می‌دهد. در این کار تجربی قطره‌های معلق فلز مذاب به قطر ۲ تا ۳ میلی‌متر تحت تابش پرتوهای x یکی از قوی‌ترین چشمه‌های پرتو x دنیا قرار گرفتند. شوای وی دانشجوی دکترای دانشگاه زارلند می‌گوید: «این نوع تعلیق الکترواستاتیک باعث می‌شود که مایع هیچ تماسی با محیط نداشته باشد بنابراین زایش هسته‌های تبلور رخ نمی‌دهد و فرآیند تبلور کند می‌شود.» سپس با قطع تابش لیزر، دمای قطره‌ها چند صد درجه افت می‌کند و در این مدت باریکه‌ی شدید پرتوهای x خط باریکه‌ی دوریس ۳ در DESY به قطره تابانده می‌شود. رالف بوش، مدیر گروه پژوهشی،‌ توضیح می‌دهد که «ثبت هر تصویر که در دستگاه‌های معمولی پرتو x چند ساعت وقت لازم دارد در اینجا یک ثانیه زمان می‌برد. به‌این ترتیب ما می‌توانیم به شکلی پیوسته فرآیند سردشدن را تحت نظر داشته باشیم و پدیده‌هائی را آشکار کنیم که در غیر این صورت نمی‌توان دید.»

شوای وی می‌گوید: «ما توانستیم نشان دهیم که مایع هنگام سرد شدن و پیش از آغاز تبلور به نوع دیگری مایع با همان غلظت اما با نظم بیشتر تبدیل می‌شود.» پیش از این معلوم شده بود که گران‌روی (ویسکوزیته)‌ و ظرفیت گرمایی مایع هنگام سرد شدن تغییر می‌کنند. در شکل‌های پایین (سمت چپ) تغییرات ظرفیت گرمایی نمونه‌ی معلق Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5 موسوم به Vit.1 دیده می‌شود. قله‌ئی که در گستره‌ی دماهای ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه‌ی کلوین دیده می‌شود می‌تواند برخاسته از ذوب نانوبلورهای Vit.1 یا نشانه‌ی گذار فاز مایع

به مایع باشد. شکل زیر نمایش پراش پرتوهای x از نمونه هنگام سرد‌شدن است. در این شکل قله‌های براگ در گستره‌ی دماهای کم‌تر از ۱۱۰۰ درجه‌ی کلوین نشانه‌ی ذوب نانوبلورها و حضور فاز بلوری‌ست. عدم حضور این قله‌های در گستره‌ی دمایی ۱۱۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه‌ی کلوین متناظر با قله‌ی منحنی ظرفیت گرمایی نشان می‌دهد که در این گستره نمونه کاملا مایع است و می‌توان قله‌ی ظرفیت گرمایی را به گذار فاز نسبت داد. [برگرفته از

"Liquid-liquid transition in a strong bulk metallic glass-forming liquid"
Nature Communications, 2013; DOI:10.1038/ncomms3083]


منبع:

Scientists reveal structure of a supercooled liquid
1 July 2013
DESY NEWS
"http://www.desy.de/news/@@news-view?id=5741&lang=eng"


[1] supercooled
[2] Deutsches Electronen-Synchrotron
[3] liquid-liquid transition

footer
 

webmaster | ipmic@ipm.ir   Copyright © 2012, All rights reserved.