कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करने वाले वैज्ञानिकों ने रिकॉर्ड पिघलने बिंदु के साथ सामग्री की भविष्यवाणी की

ब्राउन यूनिवर्सिटी (रोड आइलैंड, यूएसए) के भौतिक वैज्ञानिकों ने एक कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके गणना की कि हेफ़नियम, नाइट्रोजन और कार्बन से बनी एक सामग्री में अब तक ज्ञात सभी का उच्चतम गलनांक होगा। अपनी गणना में, वैज्ञानिकों ने क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का उपयोग किया।

धातु हेफ़नियम की खोज 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में हुई थी। यह स्वयं दुर्दम्य है - इसका गलनांक 2506 K है। हालांकि, यह प्रसिद्ध टंगस्टन (3695 K) की तुलना में कम है, लेकिन कार्बन और हेफ़नियम की भागीदारी वाले मिश्र धातुओं में पिघलने के लिए लंबे समय के रिकॉर्ड हैं।

उदाहरण के लिए, 1930 के बाद से, टैंटलम-हेफ़नियम कार्बाइड (टा ₄ एचएफसी)₅ ) - 4215 के। सच है, यह सब अभी भी केवल एक सिद्धांत है - इस तरह की सामग्री का निर्माण करना और उसे बहुत, बहुत गर्म भट्ठी में परीक्षण करना अभी भी आवश्यक है।

लेकिन यह तथ्य कि कंप्यूटर पर ऐसे सिद्धांतों की गणना की जा सकती है, एक बड़ा कदम है। एक्सल वैन डे वैले, सहायक बताते हैं, "दृष्टिकोण का लाभ, जिसमें कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ अनुसंधान शुरू होता है, यह है कि हम परीक्षण की उच्च लागत के बिना कई अलग-अलग संयोजनों का परीक्षण कर सकते हैं, और तुरंत उन विकल्पों को खोज सकते हैं" प्रोफेसर और लेख के सह-लेखक। "एक सामान्य स्थिति में, हमने यादृच्छिक रूप से काम किया होगा - लेकिन अब हम जानते हैं कि क्या प्रयोग करना है।"

नेशनल साइंस फाउंडेशन के सुपर कंप्यूटर का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने क्वांटम भौतिकी के नियमों का उपयोग करते हुए, परमाणु स्तर पर भौतिक प्रक्रियाओं का अनुकरण किया, सैकड़ों परमाणुओं के व्यवहार का अनुकरण किया। टैंटलम-हेफ़नियम कार्बाइड की संरचना के आधार पर, कंप्यूटर गणना का उपयोग करने वाले वैज्ञानिकों ने यह पता लगाया है कि कौन से कारक इस तरह के उच्च गलनांक का कारण बनते हैं।

यह पता चला कि टैंटलम-हेफ़नियम कार्बाइड तरल और ठोस चरणों के बीच एन्ट्रापी में एक छोटे से अंतर के साथ संलयन की एक उच्च विशिष्ट गर्मी को जोड़ती है। जैसा कि वैन डी वेइल बताते हैं, जब सामग्री पिघलती है, तो इसकी एन्ट्रापी बढ़ती है, और यदि ठोस और तरल अवस्थाओं के बीच एन्ट्रॉपी में अंतर छोटा होता है, तो ऐसी सामग्री के लिए चरण संक्रमण के लिए आवश्यक तापमान अधिक होता है। इससे आगे बढ़ते हुए, वे एक ऐसी सामग्री का चयन करने में कामयाब रहे जिसके लिए एंट्रोपी में अंतर प्रारंभिक एक की तुलना में कम है, और क्रमशः पिघलने का तापमान अधिक है।

टैंटलम और हेफ़नियम के मिश्र धातुओं से रॉकेट तकनीक (नलिका, गैस पतवार) और एयर-प्लाज्मा और धातुओं की ऑक्सीजन-लौ काटने के लिए इलेक्ट्रोड बनाते हैं। सैद्धांतिक रूप से अनुमानित सामग्री की विशेषताओं को अभी तक व्यवहार में स्पष्ट नहीं किया गया है - यांत्रिक गुणों, ऑक्सीडिज़ेबिलिटी और इसी तरह के गुण, पिघलने बिंदु से कम महत्वपूर्ण नहीं हैं। लेकिन, जैसा कि वैन डे वैले ने उल्लेख किया है, पिघलने के तापमान की सैद्धांतिक गणना पर काम अपने आप में महत्वपूर्ण है, क्योंकि सामग्री की अन्य विशेषताओं की तुलना में इसकी गणना करना मुश्किल है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi382409/