*펜실베이니아 대학교의 과학자들은 초음파 원자를 사용하여 가열 될 때 고체가 녹는 이유에 대한 오랜 미스터리를 해결했습니다.*.
우리가 고체를 가열하면, 재료를 구성하는 원자 또는 분자는 점점 더 빨리 움직이기 시작합니다. 이로 인해 재료가 팽창하고 덜 조밀 해집니다. 결국, 원자 나 분자는 너무 빨리 움직여 이웃에서 벗어날 수 있고 재료가 녹을 것입니다.
재료의 용융점은 녹는 온도입니다. 이 온도는 재료마다 다릅니다. 예를 들어, 얼음은 섭씨 0도에서 녹고 강철은 섭씨 1,538도에서 녹습니다.
물질의 융점은 원자 또는 분자를 함께 유지하는 힘의 강도에 의해 결정된다. 고체에서,이 힘은 원자 나 분자가 빨리 움직일 때에도 원자 나 분자를 제자리에 유지할 수있을 정도로 강하다. 그러나 온도가 증가함에 따라 이러한 힘은 약해지고 약해집니다. 결국, 힘은 더 이상 원자 나 분자를 함께 잡을만큼 충분히 강하지 않으며 물질이 녹습니다.
Penn Physicists는 매우 간단한 시스템에서 용융 과정을 연구하기 위해 Ultracold 원자를 사용했습니다. 그들은 가스를 만들고, 레이저에 의해 제자리에 고정 된 스트론튬과 이테르비움 원자를 함유 한 초 단백질 원자를 갇힌 다음 그것을 녹인 방법을 지켜 보았습니다.
그들은 녹는 과정이 두 단계로 이루어진다는 것을 발견했습니다. 첫째, 원자는 점점 더 빨리 움직이기 시작하여 작은 클러스터를 형성합니다. 이 클러스터는 결국 합쳐져 액체를 형성 할 때까지 더 크고 커집니다.
물리학 자들은 또한 가스의 용융점이 고체의 융점보다 훨씬 낮다는 것을 발견했다. 가스의 원자가 고체만큼 단단히 포장되지 않기 때문에 이웃과 분리하기 위해 많은 에너지가 필요하지 않기 때문입니다.
이 작업은 용융 과정에 대한 새로운 통찰력을 제공하며 과학자들이 재료의 용융점을 제어 할 수있는 새로운 방법을 개발할 수 있도록 도울 수 있습니다. 이것은 재료 과학, 공학 및 제약과 같은 다양한 분야에서 중요한 응용 프로그램을 가질 수 있습니다.
