Notícies

Inici  >  Notícies > Investigadors de la UB identifiquen una transició de fase d'ordre mixt

Investigadors de la UB identifiquen una transició de fase d'ordre mixt

En l'article publicat a la revista PNAS s'ha predit teòricament i observat experimentalment una transició de fase d’ordre mixt en un cristall col·loidal magnètic.

En l'article publicat a la revista PNAS s'ha predit teòricament i observat experimentalment una transició de fase d’ordre mixt en un cristall col·loidal magnètic.

20/12/2017

Recerca

Les transicions de fase són fenòmens de transformació de la matèria —com ara l’ebullició o la congelació de l’aigua— molt rellevants per a la vida quotidiana. La classificació actual en distingeix tres tipus: transicions de primer i de segon ordre, definides des dels anys trenta, i les anomenades transicions d’ordre mixt, que es van predir teòricament l’any 1969 i que reuneixen característiques de les altres dues. Ara, un equip de la Universitat de Barcelona, en un article publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha predit teòricament i observat experimentalment una transició de fase d’ordre mixt en un cristall col·loidal magnètic, és a dir, un sòlid format per micropartícules magnètiques en suspensió. «Aquest resultat constitueix la primera realització experimental d’una transició d’ordre mixt. D’altra banda, el sistema col·loidal que hem desenvolupat podria esdevenir un sistema experimental paradigmàtic per poder estudiar les propietats de les transicions d’ordre mixt, fins ara només descrites en la teoria», explica Ricard Alert, investigador Institut de Sistemes Complexos (UBICS) i primer signant de l’article. També han participat en la recerca els investigadors del mateix Institut el el catedràtic Jaume Casademunt i Pietro Tierno, també membre de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia (IN2UB).

Nova fita en el camp de les transicions de fase

Les transicions de primer ordre es caracteritzen per presentar una discontinuïtat en el canvi de fase. Per exemple, l’aigua experimenta una disminució sobtada de densitat en el punt de congelació i en el d’ebullició, quan l’aigua líquida passa a la fase sòlida i a la gasosa, respectivament. En el cas de les transicions de segon ordre, el sistema evoluciona de manera contínua entre una fase i una altra. Seguint amb l’exemple de l’aigua, a uns 374 ºC i una pressió de 218 atmosferes, s’arriba a l’anomenat punt crític, en el qual la densitat de la fase líquida i de la fase gasosa esdevenen iguals. Així doncs, la transició de l’aigua entre aquestes fases a través del punt crític és contínua i, per tant, de segon ordre. A més, un sistema en el punt crític adquireix unes propietats extraordinàries, i esdevé infinitament susceptible a petits canvis o pertorbacions. En el cas d’un fluid, per exemple, això dona lloc a fluctuacions de densitat molt grans, que causen que el fluid es torni opac: un fenomen conegut com a opalescència crítica.

L’any 1969, David J. Thouless —guardonat amb el Premi Nobel de Física del 2016— va predir una transició de fase que, malgrat que presentava característiques de les transicions de segon ordre, era discontínua com les de primer ordre. Aquesta troballa va portar a ampliar la classificació de les transicions de fase, a les quals es van afegir les transicions d’ordre mixt. Tot i que fins ara s’havien predit teòricament aquestes transicions en una àmplia varietat de fenòmens, no s’havia pogut observar mai en un sistema experimental en equilibri. Per aconseguir-ho, l’equip de la UB va dissenyar un sistema format per partícules paramagnètiques en suspensió que componen un patró cristal·lí que poden controlar mitjançant camps magnètics externs.

Referència de l’article:

R. Alert, P. Tierno, i J. Casademunt. «Mixed-order phase transition in a colloidal crystal». Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017. Doi: 10.1073/pnas.1712584114

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al flickr de la Universitat de Barcelona
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona