湖南
近日，大阪大學的科研團隊有了一項驚人發現！他們找到了晶體材料中原子位錯產生的應變方程，與電磁學中一個經典公式之間的神秘聯系，這一成果很可能推動凝聚態物理領域的研究大步向前。
在物理學的探索之路上，科學家們一直追求用最少的基本原理，解釋五花八門的自然現象。神奇的是，很多表面上毫無關聯的問題，背后卻有著相同的數學結構。就好比描述熱流的方程，和模擬粒子擴散的方程長得很像；波動方程既能解釋水波蕩漾，也能說明聲音如何傳播。這些聯系，反映出物理規律在不同系統中普遍存在的“通用性”。
此次，大阪大學的研究人員在《皇家學會開放科學》雜志上發表了研究成果。他們發現，用卡爾丹第一結構方程來描述晶體晶格缺陷時，晶格位錯周圍產生的應變場，居然和大家熟悉的畢奧-薩伐爾定律遵循同樣的規律。卡爾丹第一結構方程描述的內容復雜又抽象，理解起來很困難，而畢奧-薩伐爾定律講的是電流如何產生磁場，在解釋電動機等現代設備原理時，起著關鍵作用。
研究的第一作者小林俊介解釋說：“在新興科學領域，探索這種通用關系意義重大。尤其是當相關方程剛建立，人們還不太清楚其解的特性時，這種探索能帶來新突破。” 畢奧-薩伐爾定律表明，電流通過導線時，會在周圍產生像漩渦一樣扭轉的磁場矢量。同樣，晶體晶格中某些類型的原子位錯，也會在周圍原子中引起應變矢量場。
該研究的資深作者樽見龍一指出：“有了電磁學里類似的畢奧-薩伐爾定律，以后就不用再對著復雜難懂的卡爾丹結構方程發愁了，可以直接分析位錯產生的影響。這項發現有望成為描述晶體材料塑性變形的基礎理論，為材料科學的廣泛應用開辟新道路。” 研究人員還認為，跨領域尋找這類聯系，說不定能催生出更多新發現。
這項研究由日本學術振興會和日本科學技術振興機構資助。未來，隨著研究的深入，或許還會有更多驚喜等待著我們。
參考資料：DOI： 10.1098/rsos.241568
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