Странный квантовый материал на самом деле сжимается при нагревании. Ученые исследуют вещество, которое, в отличие от большинства материалов, сжимается при нагревании.
В других материалах при нагревании происходит тепловое расширение. Это, в свою очередь, может привести к растрескиванию и деформации различных материалов. На самом деле побочные эффекты можно наблюдать каждый день в зданиях, мостах, электронике и практически во всём, что подвергается резким перепадам температуры.
Самый простой способ представить себе твёрдые тела — это вообразить, что они состоят из атомов, соединённых между собой пружинами. Когда становится тепло, пружины растягиваются и изгибаются. Поскольку каждая пружина оказывает давление на соседние пружины, все они расширяются на одинаковую величину. На самом деле силы, с которыми они воздействуют друг на друга, теоретически должны быть симметричными.
Однако это не лучший способ представления теплового расширения. В данном случае исследователи изучали материал, известный как трифторид скандия, поскольку он ведёт себя странно по сравнению с другими твёрдыми веществами: при нагревании он сжимается, а не расширяется. Кроме того, он сохраняет стабильную кубическую структуру в широком диапазоне температур.
Исследователи использовали рентгеновские лучи, чтобы точно определить, что происходит с трифторидом скандия. Ученые обнаружили, что столбцы молекул, из которых состоит этот материал, на самом деле вращаются на месте даже при температуре, близкой к нулю градусов.
Так что же это значит? Полученные данные указывают на то, что между квантовыми силами и усадкой материала при нагревании может существовать взаимосвязь.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review B.