只存在于理論上的物質的奇怪階段被證明是真實的

以前純粹存在于理論領域的一種奇怪的物質階段終于在一種真實的材料中被發(fā)現。

它被稱為布拉格玻璃相——一種奇怪的、看似矛盾的原子排列在玻璃材料中，其中的粒子幾乎與完美晶體中的粒子一樣有序?？茖W家們甚至不確定布拉格玻璃的存在，但它確實存在，隱藏在插入鋱和碲層之間的鈀合金中（Pd_x二特₃).

這一發(fā)現由康奈爾大學的物理學家Krishnanand Mallayya領導，發(fā)表在自然物理學，不僅揭示了材料的行為方式，而且展示了一套強大的新技術，用于探測奇異材料的原子結構。

所討論的相與原子和分子的排列方式有關。長程有序相是結晶固體中的分子以整齊、幾何、三維圖案排列的相。無序相是組成原子全部混雜在一起的相。液體以這種方式是無序的，但一些固體也是如此，如玻璃.

在這些安排之間，物理學家預測了第三階段的存在。那是布拉格玻璃。

Mallayya和他的團隊認為他們可能會在一種材料中找到它，該材料包含電荷密度波（CDW），一種常見于二維材料中的現象，它描述了材料電荷密度的周期性調制。把它想象成電子分布方式的“波”。

對于這三個階段中的每一個階段，CDW 的行為都不同。對于長程有序相，CDW與材料結構的相關性無限期地持續(xù)下去。對于無序狀態(tài)，它會在有限的距離內崩潰。對于布拉格玻璃來說，相關性被打破了——但比無序狀態(tài)更慢、更遠的距離，似乎只是在無限遠的距離上消失了。

“挑戰(zhàn)，”物理學家Eun-Ah Kim說康奈爾大學，“正在從實驗數據中檢測出這些差異，這些數據也反映了現實生活中的問題，如噪聲和實驗裝置的有限分辨率。

檢測相位需要做很多工作。首先是材料;鈀_x二特₃被SLAC和斯坦福大學的科學家仔細研究幾年前，研究人員確定它適合他們的目的。

為了探測材料的結構，研究人員將他們的樣本送到了阿貢國家實驗室。在那里，Pd_x二特₃用X射線轟擊，以測量光從材料內部衍射的方式。

最后，為了仔細研究和分析X射線衍射數據的絕對數量，研究人員使用了機器學習稱為 X 射線溫度聚類 （X-TEC） 的數據分析工具。這使他們能夠探測數千個CDW峰 - “這是第一次從多個峰中分析CDW波動，”研究人員指出.

從CDW峰值不對稱性來看，Mallayya和他的團隊聲稱終于確定了布拉格玻璃相的存在，并通過實驗證實了它在現實世界中的存在。這代表著在理解這個難以捉摸的階段方面取得了重大進展。

除了確認現有模型外，他們的技術也應該被證明對未來的研究有用：X-TEC工具能夠以高精度、高速率從數據中提取特征，這有望在未來發(fā)現許多。

“使用機器學習工具和數據科學視角，我們可以解決具有挑戰(zhàn)性的問題，并通過全面的數據分析來追蹤微妙的特征。Kim說道.

該團隊的研究結果已發(fā)表在自然物理學.

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