`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Возрастание энтропии может приводить к порядку

+57
голосов

Исследователи, пытаясь сгруппировать тонкие частицы в упорядоченное образование, обнаружили неожиданного союзника – энтропию, которой, вообще говоря, приписывают причину «беспорядка».

Компьютерное моделирование, выполненное учеными из Мичиганского университета, показало, что закон возрастания энтропии может побудить частицы формировать организованные структуры.

Открытие может стать основой для создания материалов с исключительными возможностями, такими как принимающий форму объекта камуфляж для машины или улучшающий ее аэродинамику.

Проф. Шарон Глотцер (Sharon Glotzer) предполагает, что такие материалы могли бы разрабатываться в обратной последовательности – от желаемых свойств к созданию образца. Такой сценарий может быть реализован с наночастицами.

Одним из основных затруднений в данном случае – заставить наночастицы образовывать желаемые структуры, но последнее исследование группы проф. Глотцер и других показали, что некоторые простые формы частицы образуют спонтанно, по мере того как они группируются.

«Мы изучили 145 различных форм, и это дало нам больше данных, чем имелось когда-либо ранее для этих типов потенциальных формирователей кристаллов, - сказала проф. Глотцер. – С таким количеством данных мы могли начать изучать, как много структур могут образовывать частицы, и искать тенденции».

Используя программу, написанную Майклом Энджелем (Michael Engel), аспирант Пабло Дамасино (Pablo Damasceno) провел тысячи виртуальных экспериментов, изучая поведение каждой формы при различных условиях уплотнения. Программа могла работать с любой полиэдральной формой с любым количеством граней.

Предоставленные самим себе дрейфующие частицы образовывали упорядоченные формы с наивысшей энтропией. Такое поведение соответствует идее, что энтропия приводит к беспорядку, если у частиц достаточно пространства: они рассеиваются в случайных направлениях. Но плотно сжатые частицы начинают формировать кристаллические структуры подобно тому, как это делают атомы, даже если они не могут образовывать связи.

Проф. Глотцер объясняет, что это – не реальный порядок из беспорядка, просто энтропия нуждается в пересмотре своего имиджа. Ее нужно воспринимать как меру возможностей. Если выключить гравитацию и вбросить в пустую банку игральные кости, плавающие кости будут перемещаться в разных направлениях. Однако если начать добавлять кости в банку, пространство становится настолько тесным, что у костей больше возможностей расположиться грань к грани. То же происходит и с наночастицами.

Результат моделирования показал, что почти 70% протестированных форм образовывали кристаллоподобные структуры. Но шокирующим был тот факт, насколько были сложны некоторые структуры – повторяющуюся картину («узлы решетки») образовывали вплоть до 52 частиц.

Формы частиц образовывали три кристаллических типа: регулярные кристаллы, подобные соли; жидкие кристаллы и пластические кристаллы, в которых частицы могли поворачиваться на месте.

Почему остальные 30% никогда не формируют кристаллические структуры, оставаясь неупорядоченными, является загадкой.

+57
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT