Neuartige Einblick topologischen Gewirr in unerwarteten Ecke des Universums

In einer aktuellen theoretischen Studie zeigt, Wissenschaftler entdeckten die Anwesenheit der Hopfion topologische Struktur in Partikeln in Nanogröße von Ferroelektrika - Materialien mit vielen versprechende Anwendungen in der Mikroelektronik und Informationstechnologie.

So wie ein Literatur Buff einen Roman erforschen könnten Themen für wiederkehrende, Physiker und Mathematiker suchen sich wiederholende Strukturen überall in der Natur vor.

Zum Beispiel kann eine bestimmte geometrische Struktur von Knoten, die Wissenschaftler eine Hopfion nennen, manifestiert sich in unerwarteten Ecken des Universums, von der Elementarteilchenphysik, der Biologie, zur Kosmologie. Wie die Fibonacci-Spirale und dem goldenen Schnitt, vereint das Hopfion Muster von verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen, und tieferes Verständnis ihrer Struktur und Einfluss werden die Wissenschaftler transformativer Technologien entwickeln helfen.

In einer aktuellen theoretischen Studie, die Wissenschaftler aus dem US Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory, in Zusammenarbeit mit der Universität von Picardie in Frankreich und der Südlichen Föderalen Universität in Russland, entdeckten die Anwesenheit der Hopfion Struktur in Partikeln in Nanogröße von Ferroelektrika, Materialien mit viel versprechende Anwendungen in der Mikroelektronik und Informatik.

Die Identifizierung der Hopfion Struktur in den Nanopartikeln tragen zu einem auffallenden Muster in der Architektur der Natur in verschiedenen Maßstäben und die neue Einsicht könnten Modelle von ferroelektrischen Materialien für die technologische Entwicklung informieren.

Ferroelektrika haben die einzigartige Fähigkeit, die Richtung ihrer internen elektrischen Polarisation, die geringe, relative Verschiebung von positiver und negativer Ladung in entgegengesetzte Richtungen zu drehen, wenn sie durch elektrische Felder beeinflusst. Ferroelektrika kann auch in Gegenwart eines elektrischen Feldes ausdehnen oder zusammenziehen, so dass sie nützlich für die Technologien zu machen, wo Energie zwischen mechanischen und elektrischen umgewandelt wird.

Werbung

Quelle: DOE/Argonne National Laboratory. "Novel insight reveals topological tangle in unexpected corner of the universe." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200526161129.htm>.