고체 재료가 가열되면 원자가 증가하는 에너지로 진동하기 시작합니다. 융점이라고하는 특정 온도에서, 진동은 너무 강해져서 원자가 고정 위치에서 벗어나고 재료는 액체 상태로 전이됩니다. 그러나,이 전환 중에 발생하는 정확한 이벤트 순서는 주로 관련된 시간이 매우 짧기 때문에 애매한 상태로 유지되었습니다.
이 도전을 극복하기 위해 독일 함부르크 대학교 (University of Hamburg University of Hamburg)의 John Botha 교수가 이끄는 연구원들은 XPC (X-ray Photon Correlation Spectroscopy)라는 고급 X- 선 기술을 사용했습니다. 초고속 X- 선 펄스를 생성하고 산란 된 X- 레이를 분석함으로써 갑작스런 온도 점프를받는 고체 구리 샘플에서 일시적인 구조적 변화를 조사 할 수있었습니다.
그들의 연구 결과는 초고속 타임 스케일에서 펼쳐지는 놀라운 사건의 체인을 보여줍니다. 용융의 초기 단계는 고체 구리 내에서 액체 액 적의 핵 생성을 포함한다. 이 액 적은 빠르게 성장하고 합쳐져서 전체 재료가 액체 상태로 변형 될 때까지 수정 순서를 점차적으로 침식합니다.
흥미롭게도, XPCS 기술은 단지 벌크 재료의 위상 전이를 포착 할뿐만 아니라 고체 액체 인터페이스 근처의 거동에 대한 중요한 정보를 보여줍니다. 이 인터페이스는 독특한 역학을 나타내며, 여기서 원자는 고체 및 액체 유사 특성을 모두 나타냅니다. 이러한 계면 효과를 이해하는 것은 녹는 현상에서 결정 성장에 이르기까지 다양한 물리 및 재료 과학에 대한 통찰력을 얻는 데 필수적입니다.
기본 과학에 미치는 영향 외에도이 연구는 재료 가공, 야금 및 생물학과 같은 분야에 더 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 재료의 용융 및 응고를 포함하는 제조 공정에서 위상 전이 속도를 제어하는 것이 중요합니다. 기본 역학을 풀어서 맞춤형 특성을 갖는 개선 된 재료를 개발할 때 획기적인 발전을 달성 할 수 있으며, 잠재적으로 산업에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
또한 Botha 교수가 제안한 바와 같이, 위상 전이를 연구하면 응축 된 물질 물리학을 넘어 현상에 빛을 비출 수 있습니다. 세포와 같은 복잡한 시스템에서 관찰 된 유리 전이 및 생물학적 상 전이와 같은 현상은 이러한 근본적인 용융 역학과 유사성을 공유 할 수 있습니다. 위상 전이를 이해하려는 퀘스트는 구리의 고체 액체 전이를 넘어서는 과학적 스펙트럼을 가로 지르는 획기적인 계시를위한 길을 여는 것 같습니다.
