Центропия — новый метод проектирования материалов

info@vsetut.pro

Стать автором

Вернуться

11.01.2025 09:34:28 | Хабр

Хабы: Научно-популярное, Физика, Читальный зал

Среди наиболее удачных редакционных материалов Хабра, вышедших в начале этого года, была и переводная статья уважаемого @SLY_G «Энтропия — это мера того, как мало мы на самом деле знаем». Незадолго до того мне попадалась на глаза ещё одна переводная статья, вышедшая в корпоративном блоге издательства «Питер» рекламирующая книгу «Пространство, время и движение» Шона Кэрролла и также посвящённая совершенно различным трактовкам энтропии, но в данном случае с акцентом на энтропию чёрных дыр. Поэтому я решил оперативно высказаться об ещё одной малоизвестной концепции, сформулированной всего около полутора лет назад и рассматривающей энтропию в необычном прикладном аспекте — как инструмент для проектирования новых материалов и прогнозирования их потенциальных свойств.

В Рунете осталась практически незамеченной интересная теория, предложенная летом 2023 года исследователями из Пенсильванского университета под руководством Зи-Ку Лю. В своей статье авторы попытались ответить на вопрос о том, почему в некоторых материалах объём вещества уменьшается при повышении температуры. Практическая ценность этого вопроса заключается в проектировании материалов, которые могли бы сочетать в себе свойства ферромагнетиков и парамагнетиков, чтобы, к тому же, эти материалы можно было управляемо переключать между такими состояниями. В термодинамике известна формула, согласно которой производная объёма относительно температуры (термическое расширение) равна по модулю производной энтропии относительно давления. Эта закономерность подтверждается эмпирически, но формального объяснения не имеет. Поиск ответа на этот вопрос позволил учёным наметить очертания теории, которую они назвали «центропией». Центропия пока развивается в рамках вычислительной термодинамики, но в случае удачного развития поспособствует точному проектированию новых материалов и созданию материалов с заданными свойствами. В дальнейшем она открывает перспективы создания целого «генома материалов» — множества данных не менее масштабного, чем Геном человека.

Подробнее