金屬內的原子鏈：四處亂竄，快如閃電_風聞

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編譯／雷鑫宇  審稿／alone  責編／張夢

**此前，研究人員在極端壓力下進行行星核模擬實驗時曾發現了一種奇特的傳質現象——原子鏈以閃電般的速度在固體材料中“四處亂竄”。**據美國物理學網站報道，瑞典林雪平大學的研究人員在常規條件下（大氣壓，低於熔點温度）的純鈦的立方相中也觀察到了類似現象。

鈦中的傳質。

此前，研究人員在極端壓力下進行行星核模擬實驗時曾發現了一種奇特的傳質現象——原子鏈以閃電般的速度在固體材料中“四處亂竄”。據美國物理學網站10月15日報道，瑞典林雪平大學的研究人員在常規條件下（大氣壓，低於熔點温度）的純鈦的立方相中也觀察到了類似現象。

林雪平大學理論物理學研究人員Davide Sangiovanni説：“新發現可能會改變我們對金屬傳質的看法。金屬傳質中藴含的信息，一直是困擾我們的難題。雖然我們還不確定新發現能產生何種實際意義，但這使我們對材料在不同條件下的性能有了更深刻的理解。由此，我們能夠開發出新的材料屬性。”Sangiovanni等的相關研究成果已發佈於《物理評論快報》雜誌。

在金屬等固體材料中，原子按照組織良好的晶體結構排列，原子與原子之間保持一定距離。擴散現象通常發生於“少數”原子躍遷到空位（晶體缺陷）時。

然而，對於某些特殊物質，例如高温下的高速離子導體、行星內核中極端壓力作用下的超離子冰和鐵等，它們的原子/離子鏈會作為一個整體，突然以驚人的速度移動起來。這一過程發生的時間尺度為皮秒或納秒，不會影響晶體結構。

這種現象在許多理論論文中均有描述，它被科學家們稱為“協同擴散”（concerted diffusion）、“超離子擴散”（superionic diffusion）或“類液體擴散”（liquid-like diffusion）。

鈦、鋯和鉿都屬於元素週期表中的IVB族。它們有一些特性，研究人員至今未能解釋清楚。Sangiovanni説：“在論文中，我們闡述了這樣一個觀點，即IVB族金屬立方結構中的反常性質源於協同擴散。”

期刊來源：《物理評論快報》

期刊編號：0031-9007

原文鏈接：

https://phys.org/news/2019-10-chains-atoms-lightning-metals.html

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