นักวิจัยในเกาหลีใต้และสหรัฐอเมริกาได้ค้นพบการแยกเฟสแบบใหม่ที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองอยู่ภายใต้แรงบิด และทีมงานของเขา ได้บุกเบิกการใช้อนุภาคนาโนสังเคราะห์ เพื่อศึกษาพฤติกรรมเฟสของระบบที่ไม่สมดุล เมื่อร่วมมือกับนักทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน พวกเขาแสดงในบทความที่ตีพิมพ์ใน วารสาร ว่าการแยกเฟสของอนุภาคเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนโดยการจัดลำดับ
ทิศทาง
ทำให้มันแตกต่างจากระบบอื่นที่ไม่มีความสมดุล ระบบของอนุภาคที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองหรือ “แอคทีฟ” มีพฤติกรรมของเฟสที่ไม่เหมือนใครเพราะพวกมันอยู่นอกสมดุล บางทีสิ่งที่น่าสนใจที่สุดของพฤติกรรมเหล่านี้ก็คือ อนุภาคที่แอคทีฟสามารถแยกเฟสออกเป็นเฟสของเหลวและแก๊สได้
แม้ว่าอนุภาคจะผลักกัน ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการแยกเฟสด้วยการเคลื่อนที่ อธิบายว่า “มันเหมือนกับว่ารถแล่นไปยังพื้นที่ที่มีผู้คนพลุกพล่านและทำให้ฝูงชนมีขนาดใหญ่ขึ้นโดยที่ไม่ดึงดูดซึ่งกันและกัน” การวิจัยสสารเชิงรุกได้รับการเปลี่ยนแปลงโดยการค้นพบ แต่ทีม พบว่าไม่ใช่วิธีเดียวที่อนุภาคแอกทีฟ
จะแยกเฟสได้ อนุภาคเจนัส: แบบจำลองระบบไม่สมดุลทีมงานในเกาหลีใช้เวลาหลายปีในการศึกษาสารกัมมันตภาพรังสีโดยใช้อนุภาค ในตัวทำละลายที่เป็นของเหลว สิ่งเหล่านี้คือซิลิกาทรงกลมขนาดไม่กี่ไมครอนที่มีการเคลือบโลหะในซีกโลกหนึ่ง ในสนามไฟฟ้ากระแสสลับ ซีกโลกทั้งสองจะเกิดโพลาไรซ์
ทำให้เกิดการไหลของไอออนิกในตัวทำละลายซึ่งขับเคลื่อนอนุภาคไปข้างหน้าเนื่องจากไม่สมดุลพวกเขาพบว่าระบบของอนุภาค แยกเฟสออกจากกัน แต่กลไกพื้นฐานไม่ใช่ MIPS อนุภาคที่อยู่ภายใต้ จะติดอยู่ในตำแหน่งในเฟสของเหลว ในขณะที่ระบบที่พวกเขาสังเกตเห็นนั้นเป็นแบบไดนามิก
เงื่อนงำที่มาของพฤติกรรมใหม่นี้คือการปรากฏตัวของโซ่ชั่วคราวของอนุภาคเจนัส สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการแยกเฟสนั้นขับเคลื่อนด้วยแรงบิด และนักวิจัยเชื่อว่ากลไกเดียวกันที่ขับเคลื่อนอนุภาคนั้นอยู่เบื้องหลังการจัดลำดับทิศทางนี้เช่นกัน เมื่อเปิดสนามไฟฟ้า ซีกโลกทั้งสองของอนุภาคเจนัสจะเกิดโพลาไรซ์
ซึ่งเหนี่ยวนำ
สองไดโพลที่อยู่นอกศูนย์กลางในอนุภาค ไดโพลนั้นน่ารังเกียจ แต่ถ้าอนุภาคหนึ่งถูกล้อมรอบด้วยอนุภาคอื่น การทำงานร่วมกันของแรงบิดโดยรวมจะช่วยสนับสนุนการเรียงตัวของไดโพลตามทิศทางการเคลื่อนที่ นักวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองของระบบที่รวมเอาแรงบิดนี้เข้าด้วยกัน
และพบว่ามันทำให้อนุภาคหันไปในทิศทางของการไล่ระดับความหนาแน่น ซึ่งนำไปสู่การแยกเฟส
สิ่งนี้แตกต่างจาก MIPS ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากกลุ่มของอนุภาคที่เคลื่อนที่ได้ มีแนวโน้มที่จะพบอนุภาคหนึ่งอยู่ด้านหน้าของอีกอนุภาคหนึ่งมากกว่าที่จะอยู่ด้านหลัง ความไม่สมมาตรนี้ทำให้อนุภาคเคลื่อนที่ช้า
ลงและจับกลุ่มกัน ดังที่ผู้พัฒนาทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าวว่า “การค้นพบนี้นำแนวคิดใหม่มาสู่ภาคสนาม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแต่แรงเท่านั้นแต่ยังสามารถสร้างแรงบิดที่ทำให้เกิดการควบแน่นและการแยกเฟสของเหลวและก๊าซได้”โดยอนุภาคจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วระหว่างก๊าซและของเหลว
การวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะมีขั้นตอนของสสารโดยไม่มีลำดับการปฐมนิเทศแม้ว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคจะสนับสนุนการจัดตำแหน่งก็ตาม เนื่องจากการแยกเฟสเกิดขึ้นโดยที่อนุภาคไม่ติดขัดเหมือนใน MIPS อนุภาคจึงสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ และแม้จะมีการก่อตัวของสายโซ่อายุสั้น
ตัวนำยิ่งยวดกลายเป็นสิ่งแปลกใหม่ จนถึงขณะนี้ เราได้พิจารณาเฉพาะความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่เกิดจากอิเล็กตรอนที่อยู่ในตำแหน่งปรมาณูเดียวกันที่รวมตัวกันเพื่อสร้างคู่คูเปอร์ที่มีการหมุนเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม การจับคู่อื่นๆ สามารถเกิดขึ้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการขับไล่คูลอมบ์ในท้องถิ่นที่รุนแรง
แรงผลักนี้
ยังมีบทบาทสำคัญในการปรากฏตัวของอำนาจแม่เหล็ก ช่วยสร้างคำสั่งระยะยาวหรือความสัมพันธ์ทางแม่เหล็กที่ผันผวนอย่างช้าๆ การจับคู่อิเล็กตรอนและอำนาจแม่เหล็กที่ไม่เป็นทางการจึงมักถูกรวมเข้าด้วยกัน และการทำความเข้าใจการทำงานร่วมกันระหว่างปรากฏการณ์ทั้งสองนี้ปัจจุบัน
เป็นหนึ่งในคำถามสำคัญในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กยังสามารถมีบทบาทสำคัญในการดึงดูดอิเล็กตรอนซึ่งกันและกัน นำไปสู่การจับคู่ (โดยไม่มีการหมุนเป็นศูนย์) ในขณะที่ความสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าสนับสนุนการจับคู่ (ด้วยการหมุนหนึ่งหน่วย)
ระบบทางกายภาพอีกระบบหนึ่งที่มีการจับคู่แบบทริปเล็ตเกิดขึ้นคือซุปเปอร์ฟลูอิดฮีเลียม-3 และประเพณีอันยาวนานในการเปรียบเทียบความเป็นยิ่งยวดกับตัวนำยิ่งยวดดูเหมือนจะดำเนินต่อไป การศึกษาฮีเลียม-3 แนะนำว่าตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาจะเป็นแบบแอนไอโซทรอปิกสูง นั่นคือมันจะขึ้นอยู่กับพลังงาน
และโมเมนตัมของอิเล็กตรอนเป็นอย่างมาก ซึ่งหมายความว่าการกระเจิงของสิ่งเจือปนในวัสดุมีแนวโน้มที่จะทำให้คู่ของคูเปอร์แตกออกจากกัน (เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ตัวนำยิ่งยวดแบบนั้นแข็งแกร่งกว่ามาก และสามารถถูกทำลายได้ด้วยสิ่งเจือปนแม่เหล็กที่พลิกการหมุนของตัวพาประจุเท่านั้น) ด้วยเหตุนี้
ตัวนำยิ่งยวดที่ไม่ธรรมดาจึงปรากฏได้ในวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูงมากเท่านั้น ตัวนำยิ่งยวดและอำนาจแม่เหล็กที่แรงดันวิกฤตเหล็ก โคบอลต์ และนิเกิลเป็นแม่เหล็กโลหะที่รู้จักกันดีที่สุด และคุณสมบัติทางแม่เหล็กของพวกมันจะถูกควบคุมโดยอิเลคตรอนนำไฟฟ้าที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระทั่วทั้งโลหะ
อิเล็กตรอนแบบแยกส่วนเหล่านี้จะเติมแถบพลังงานที่เต็มจนถึงระดับและทำให้เกิดแม่เหล็กดึงดูดการเดินทาง คำอธิบายแถบเดียวกันนี้ควบคุมพฤติกรรมแม่เหล็กของตัวนำยิ่งยวดชนิดเฟอร์โรแมกเนติกที่เพิ่งค้นพบใหม่ เซอร์โคเนียม ซิงค์ (ZrZn 2 ) และสารประกอบยูเรเนียม ในวัสดุทั้งหมดเหล่านี้
