关于孤子的新东西

科学家们发现了一些关于孤子的异国情调颗粒的东西。

自20世纪80年代以来,科学家们已经知道孤子在通过某些有机聚合物时携带电荷。新的研究现在表明孤子有复杂的内部结构。

科学家们有一天可以使用这些信息将粒子放在分子电子和人工肌肉中,俄亥俄州州立大学材料科学与工程助理教授Ju Li。

李说明,每个孤子由被称为声子的其他颗粒包围的电子组成。正如光子是光能的粒子一样,声子是振动能量的粒子。

新的研究表明,孤子内的电子可以获得不同的能量状态,就像氢原子中的电子一样。

"虽然我们知道所有原子中存在这种内部电子结构,但这是第一次有人表明这种结构存在于孤子中," Li said.

孤子'S量子机械性能 - 包括这些新发现的能量状态 - 很重要,因为它们会影响颗粒如何通过有机材料携带电荷,例如在分子水平处导电聚合物。

"这些额外的电子国家将产生效果 - 我们只是唐'如果它会变得更好或更糟,那就知道了" he said.

李和他的长期合作者从麻省理工学院发表了他们最近的问题的调查结果 国家科学院的诉讼程序 (PNAS).

名字"soliton" is short for "solitary wave."虽然科学家们经常将诸如电子的粒子视为波,但是孤子波是不同的。普通的电子波随着时间的推移蔓延和减少,而孤子波也不't.

"It'当你在水中制作涟漪时,它就会很快传播并消失," Li said. "但孤独的是一种奇怪的物体。一旦制作,它会长时间保持其性格。"

在光纤中,正常光波逐渐变平;除非信号周期性地提升,否则它会消失。相比之下,棒子光波保留了它们的结构并保持不良而不会援助。一些电信公司通过使用Solitons廉价地发送信号来利用这一事实。

在孤独可以在更广泛的应用中充分利用孤子之前,科学家必须了解更多关于他们的基本属性,李说。他'特别感兴趣的是Solitons如何通过导电聚合物来充电,该聚合物由长的瘦性的分子组成。

李说,微小的链条实际上是一维的,这称之为奇怪的物理。

在他们的PNA纸,李和麻省理工学院同事XI LIN,CLEMENS FöRST,Sidney Yip描述了在沿量子 - 机械水平沿着有机聚合物聚乙炔链的孤子的孤子的孤子发生的情况的详细计算。

他们的数学模型在1979年媒体上建立了一个称为Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型的型号。 Santa Barbara物理学家阿兰Heeger曾发现孤子,于2000年获得诺贝尔奖,以便他在进行聚合物上的开拓工作。

李表示,通过包括聚合物链的全部灵活性,以及​​电子之间的相互作用,新工作延伸了SSH模型。

该发现可能会影响来自单个分子内部构建的分子电子产品的开发。

由于聚合物链倾向于弯曲和扭曲,因为孤子通过它们,因为科学家们想知道孤子是否可用于为高科技机器人和设备供电以帮助人类流动性。这些肌肉将由有机聚合物制成,并响应于光或电化学刺激而弯曲。

"如果完全明白,也可以利用孤子以驱动纳米技术中的分子电机," Li said.

这项工作主要由本田r提供资金&D Co.,Ltd。,拥有俄亥俄超级计算机中心提供的计算资源。

http://www.osu.edu

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