Ученые СПбПУ выявили, как тепло гасит механические колебания на наноуровне
Явление баллистического резонанса, заключающееся в воздействии на механические колебания на микро- и наноуровне тепловых процессов, смоделировали ученые Высшей школы теоретической механики Института прикладной математики и механики Политехнического университета в Петербурге. Результаты их работы были опубликованы 16 апреля в научном журнале «Physical Review E».
Из публикации следует, что физики смоделировали поведение реального материала на компьютере. При этом, они использовали модель, придуманную физиком Энрико Ферми в 1953 году, который моделировал на ЭВМ колебания цепочки частиц, соединенных пружинками.
Эффект, который выявили российские ученые, кратко можно описать так. Они рассматривали кристаллический материал, у которого есть начальное периодическое распределение температуры.
В материале идет процесс выравнивания тепла, который приводит к возникновению механических колебаний с возрастающей со временем амплитудой. Т.е. тепловые процессы на микроуровне оказались способны возбуждать механические колебания. Это явление и получило название баллистического резонанса.
«В процессе работы мы обнаружили, что на этих уровнях (микро- и нано — прим. ИА Красная Весна) тепло распространяется совсем не так, как мы ожидали — например, тепло может течь от холодного к горячему. Такое поведение наносистем приводит к новым физическим эффектам, таким как баллистический резонанс», — цитирует доцента Высшей школы теоретической механики СПбПУ Виталий Кузькин РИА новости.
Механические колебания в материале в итоге затухают, если рассматривать процесс при конечной температуре.
«В реальных материалах, наряду с механическими, присутствует тепловое движение, энергия которого на несколько порядков выше. Мы воссоздали эти условия в компьютерном эксперименте и показали, что именно тепловое движение гасит механическую волну и препятствует возрождению колебаний», — рассказал директор Высшей школы теоретической механики СПбПУ, член-корреспондент РАН Антон Кривцов.
