2016年诺贝尔物理学奖旨在表彰二维(2D)材料的丰富行为,例如局限于平面内移动的原子,分子或电子。

与它们的三维(3D)对应物相比,此类材料显示出新奇的特性,其阐明是凝聚态物理研究的前沿。

一个非常有趣的情况是2D晶体的行为。与3D材料始终会熔化成液态或“相”不同,理论预测2D晶体会熔化成称为六晶的新相。

从本质上讲,六方晶在晶相和液体之间处于中间状态,因为它的组成颗粒表现出长距离的取向顺序(如晶体),但仅表现出短距离的位置顺序(如液体)。

即使对于由相同硬盘组成的最简单的2D模型材料,也能确定二维晶体熔化成六方晶相的确认是物理学中最长久的问题之一。

经过无数次尝试(跨越四十年),该解决方案在2011年通过使用大型计算机仿真得以解决。

在两者之间的合作GW4大学,约翰·罗素博士从布里斯托尔大学数学学院和教授奈杰尔·威尔丁,从物理学在巴斯大学中文系,已经开始利用的高性能计算机的联合动力在两个大学表演当考虑到两种类型的粒子的混合物时,二维晶体的行为变得更加奇怪。

他们的发现发表在《物理评论快报》上。

Russo博士说:“在这项研究中,我们考虑了之前研究过的2D硬盘系统,但有所不同:我们引入了第二种硬盘,其大小仅为其他硬盘的70%。

“有趣的是,我们发现第二种磁盘的存在使六相相消失了。”

威尔丁教授补充说:“这种情况发生在小磁盘的浓度极低的情况下:仅将磁盘的百分之一交换为较小的物种就足以损失六价体。

“我们发现六价态物质是如此微妙的状态,因为它的熵仅比液体的熵大一点。

“添加小颗粒会增加液体的熵,这反过来会破坏己酸。”

研究人员说,他们的研究有助于在二维上对引人入胜的物质物理学产生基本的了解,并为设计具有奇特和奇特特性的新材料打开了大门。