19 de enero de 2021 (Noticias de Nanowerk) Científicos del Instituto Conjunto para Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia (JIHT RAS) y del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) han confirmado experimentalmente la presencia de una fase intermedia entre los estados cristalino y líquido en un sistema de plasma polvoriento monocapa. La predicción teórica de la fase intermedia - hexática fue galardonada con el Premio Nobel de Física en 2016: el premio fue otorgado a Michael Kosterlitz, David Thouless y Duncan Haldane con la formulación “por los descubrimientos teóricos de las transiciones de fase topológica y las fases topológicas de la materia . " En un artículo científico de la revista Informes científicos ("Fusión inducida por láser de un sistema de plasma polvoriento bidimensional en descarga de RF"), los científicos de JIHT RAS publicaron sus observaciones y descripciones detalladas de experimentos, durante los cuales observaron por primera vez la fase hexática en estructuras bidimensionales en plasma. El documento describe métodos para identificar con precisión los puntos de transición de fase y presenta un análisis detallado de las propiedades estructurales de dicho sistema. Los datos obtenidos durante el experimento son totalmente consistentes con la teoría de Berezinsky-Kosterlitz-Thouless.
Ilustración del diagrama de Voronoi para la fase hexática en Γ * ∼ 140. Los puntos indican la posición de las partículas. Las células de Voronoi rojas y azules están marcadas para partículas de 5 y 7 pliegues, respectivamente; las celdas grises representan partículas no defectuosas con 6 vecinos más cercanos. (© Scientific Reports) “Nuestro diseño de experimento hace posible observar claramente un proceso de dos etapas de fusión de cristales e identificar los puntos de transición de fase“ fase sólida-hexática ”y“ fase hexática-líquido ”, dijo Ph. RE. Elena Vasilieva, investigadora principal del Laboratorio de Diagnóstico de Plasma Polvoriento, JIHT RAS. "El largo tiempo del experimento, suficiente para establecer un estado estacionario del sistema, en combinación con métodos precisos para controlar la temperatura de las partículas, hizo posible cambiar suavemente los parámetros del sistema y" capturar "la fase hexática". Según Elena Vasilieva, a pesar de la existencia de la teoría Berezinsky-Kosterlitz-Thouless durante más de 40 años, que predice la fusión en dos etapas de una fase cristalina a una líquida con la formación de una fase hexática intermedia, aún no ha sido posible estudiar estos procesos en sistemas de plasma de laboratorio. Ya se han observado transiciones bidimensionales en coloides poliméricos, burbujas magnéticas en películas delgadas, cristales líquidos y superconductores, pero no ha habido evidencia experimental de fusión en dos etapas en plasmas polvorientos durante mucho tiempo. “Nuestro experimento tuvo éxito debido a una serie de factores. Por ejemplo, utilizamos un enfoque poco convencional para formar un sistema polvoriento monocapa, es decir, utilizamos partículas con una superficie metálica que son capaces de absorber la radiación láser y convertirla en energía de su propio movimiento. El sistema de partículas tuvo mucho tiempo para relajarse antes de grabar la serie experimental. Además, se utilizó un rayo láser homogéneo para influir uniformemente en la estructura y su calentamiento preciso ”, comentó Oleg Petrov, director del Instituto Conjunto de Altas Temperaturas de la Academia de Ciencias de Rusia. El estudio de las propiedades físicas de los sistemas bidimensionales es de gran importancia práctica. Dicha investigación ahora se está desarrollando rápidamente, y promete en el futuro nuevos materiales con las propiedades deseadas y dispositivos basados en ellos en microelectrónica, medicina para secuenciación de ADN, etc.
Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=57046.php
