شیمی دان ها معمای هفتاد ساله و یک کریستال را حل کردند

محققان دانشگاه فلوریدای امریکا به حل یک معمای علمی که هفت دهه شیمی دان ها را سرگردان کرده بود، کمک کردند. به نظر می رسد یافته های این تیم در آینده منجر به توسعه ی حافظه های رایانه ای قوی تر و لیزر گردد.
شیمی دان ها دریافته اند که چرا نوع ویژه ای از کریستال ها که با عنوان آمونیوم دی هیدروژن فسفات یا adp شناخته شده است، به شیوه ی غیر معمولی عمل می کند. Adp در سال 1938 با تعدادی خصوصیت های الکتریکی غیر معمول کشف شد که به طور کامل شناخته شده نبود و به این ترتیب نزدیک به هفتاد سال دانشمندان را سرگردان نمود. در تحقیقات جدید، آن ها با استفاده از ابر رایانه ها و تجزیه های محاسباتی توانستند برای اولین بار دلیلی که منجر به خصوصیت های غیر معمول در adp می شود را مشخص کنند. Adp مانند تعداد زیادی از کریستال ها خصوصیت های الکتریکی نشان می دهد که فروالکتریک گفته می شود. مواد فروالکتریک شبیه آهن ربا، قطب بار دار مثبت و منفی را در پایین تر از دمای ویژه ای که از مشخصات هر ماده است، نگه می دارند.به این دلیل adp و سایر مواد شبیه آن، برای ذخیره و انتقال داده ها مفید هستند. بنابراین adp معمولاً در ابزارهای حافظه ی رایانه، فناوری نوری فیبر، لیزر ها و سایر کاربردهای نوری-الکتریکی به کار می رود.
آن چه که محققان در مورد adp پیچیده می دانستند خصوصیت غیر معمول آن به عنوان ماده ی آنتی فروالکتریک بود. در آنتی فروالکتریسیته یک لایه از مولکول در کریستال یک قطب منفی و یک قطب مثبت دارد اما لایه ی بعدی دارای بار معکوس است. این بار معکوس لایه به لایه در تمام کریستال دیده می شود.
شیمی دان ها با استفاده از ابر رایانه ها توانستند محاسبات بسیار پیچیده و متعددی را انجام دهند که ممکن نبود در آزمایشگاه انجام شود. به عنوان مثال آن ها توانستند تا زاویه ی یون های آمونیوم را در adp تغییر دهند و سپس تأثیرات آن را روی بار الکتریکی کریستال محاسبه کنند و این دستاورد سرانجام منجر به حل این معمای هفت دهه ای شد.
محققان دریافتند که موقعیت یون های آمونیوم در ترکیب همانند وجود تنش یا نقص های کریستالی، معین می کند که ماده رفتار فروالکتریک یا آنتی فروالکتریک داشته باشد. تحقیقات این تیم از دو نظر دارای اهمیت است. اول این که، منجر به ساخت ترکیبات جدیدی در آینده می شود که دارای دو خصوصیت فرومغناطیس و آنتی فرومغناطیس باشند. این کشف درهای تازه ای را در فناوری حافظه ی رایانه ها می گشاید و شاید نقشی را در توسعه ی رایانه های کوانتومی ایفا کند. دوم این که، این تحقیق شیوه ی تازه ای در آزمایش مواد با استفاده از ابر رایانه ها می باشد . به این ترتیب می توانیم به سرعت آزمایش هایی را که حتی در آزمایشگاه ممکن نیست، انجام دهیم تا ببینیم مواد در شرایط متفاوت چگونه عمل می کنند.