記者は南京大学から、南京大学物理学部の孫健教授のチームが外国の研究者と協力して、グラフェン中間層に新しい原子配列構造を発見し、ヘリウムなどの単純な元素だけが「最も密な積み重ね構造」を持っているという認識を書き換え、物質の進化法則を「2次元から3次元へ」説明したことを知りました。

この結果は、122月0日に米国科学アカデミー紀要(Proceedings of the National Academy of Sciences)のオンライン版に掲載されました。

Sun Jianによると、ガラス瓶に同じ仕様のガラスビーズを多数入れると、これらのガラスビーズは各層にハニカムのような正六角形の構造を示し、数学的には「最も密な積み重ね構造」と呼ばれていることがわかります。

この構造は宇宙の利用率が最も高いため、科学界はかつて、白色矮星のような超高温・超高圧の極限環境でも、ヘリウムのような単純な元素しかこの構造を形成できないと信じられていました。

本研究では、自社開発のAI駆動型ソフトウェアを用いて、グラフェン中間層中のヘリウム、ネオン、アルゴン、アルミニウムの3つの希ガスの状態を解析し、「最密充填構造」とは異なる新たな結晶構造を発見しました。 「要するに、その各層は正六角形ではなく、正四角形です。」 孫堅は言った。

読み順は左から右で、同じ層のヘリウム原子は同じ色で表されます。 この一連の概略図は、2層のグラフェン(茶色のスプリンクボールで表される)の閉じ込め下でのヘリウム原子の構造の2次元から3次元への進化を示しており、各層の内部は、正六角形から正四辺形への進化の特徴を示しています。 (写真提供:南京大学)

論文の責任著者の1人であり、2016年にノーベル物理学賞を受賞したマイケル・コステルリッツは、さらなる研究により、温度が上昇するとグラフェン中間層の材料が徐々に溶け、従来の固体および液体の状態とは異なる新しい状態を示すことがわかったと述べました。 「これまで、1層ヘリウム原子のような2次元系でしか同様の性質が見つかっていませんでした。今回の研究では、この法則を多層系にまで広げました」

「新しい構造と新しい状態は、これらの材料が新しい特性を持っている可能性があることを示しており、科学界によってさらに調査する必要があります。」 孫健氏は、この研究は、物質が2次元から3次元に進化する物理的振る舞いと根底にあるメカニズムを明らかにし、将来の最先端技術の開発のための重要な理論的参照を提供すると述べました。

(出典:新華社通信)

[ソース: Sichuan Observation]