這聽起來可能令人難以置信。但由旋轉粒子組成的晶體是真實存在的。來自亞琛、杜塞爾多夫、美因茨和韋恩州立大學（美國底特律）的一組物理學家一直在研究這些不尋常的材料及其驚人的行為。這些晶體可以分成不同的部分。輕鬆創建不規則晶界並顯示可控制的結構缺陷在發表於 美國國家科學院院刊 (PNAS)研究人員提出了一個廣泛的理論框架，可以預測所謂系統的幾個新特性。這些“橫向相互作用”
自然和技術中的循環系統
“橫向力”不僅會出現在工程材料中，例如某些磁性固體。但它也出現在生物系統中。在麻省理工學院 (MIT) 的實驗中，研究人員觀察到海星胚胎通過游泳運動進行分組。它們以彼此圍繞的方式影響彼此的運動。這種協調運動的生物學功能仍不清楚。但它們具有這些合成系統中相同的基本特徵：相互作用和旋轉的物體。
杜塞爾多夫海因里希·海涅大學 (HHU) 理論物理二研究所的 Hartmut Loewen 教授解釋道：“由許多旋轉組成元素組成的系統在高濃度下表現出一種全新的、非直觀的行為。這些物體形成具有‘奇怪’材料特性的固體核心。”
一種稱為“奇怪的靈活性”的特徵通常在拉動材料時發生。材料會沿力的方向拉伸。相反，這種奇怪的柔性材料不會拉伸，而是會扭曲。
扭曲、破碎和改革
這種“奇怪”的固體也可以自行分解。當旋轉的積木彼此摩擦得足夠厲害時，固體可以分解成許多小的旋轉晶體。更令人驚訝的是，這些部件後來可以重新組裝成一個連貫的結構。
由韋恩州立大學黃志峰教授和 Löwen 教授領導的研究小組開發了一個多尺度理論模型來解釋這些奇怪晶體的行為。他們在模擬中使用這個模型，揭示了這些可旋轉材料的意想不到的模式和可能的技術用途。
扭轉晶體生長定律
研究小組發現，受橫向相互作用控制的大晶體往往會分裂成更小的旋轉單元。而較小的晶體生長到特定的臨界尺寸。這一結果與傳統的晶體生長相反。總體而言，在有利的條件下，材料將繼續擴張。
黃教授解釋說：“我們已經發現了這一過程背後的自然基本屬性。它決定了關鍵部件的尺寸與其旋轉速度之間的關係。”
來自 DWI – 萊布尼茨交互材料研究所和亞琛工業大學的聯合研究員 Raphael Wittkowski 教授補充道：“我們還展示了晶體中的缺陷如何表現出其自身的動態。此類缺陷的形成會受到外部影響。這使得可以根據應用來專門控制晶體的特性。”
“我們的廣泛理論涵蓋了證明這種橫向反應的所有系統。可能的應用範圍從膠體研究到生物學，”合著者、美因茨大學助理教授 Michael te Vrugt 博士說。
Lowen教授補充道：“模型計算表明了具體應用的潛力。這些新晶體的新彈性特性可用於製造新技術開關元件。”
中心力和橫向力
在物理學中，重力和庫侖力等相互作用被稱為 中央力量 因為它們沿著連接兩個物體中心的線作用。這些力導致物體彼此靠近或遠離。
相反 橫向相互作用 這是一種新發現的垂直於中心軸的力。這種不尋常的排列使物體自然地開始圍繞彼此旋轉。這就是這些新發現的旋轉晶體的本質。
