연성 물질

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연성 물질 또는 연성 응축 물질은 열 변동 규모의 열 또는 기계적 응력에 의해 변형되거나 구조적으로 변형되는 다양한 물리적 시스템으로 구성된 응축 물질의 하위 영역이다. 그것들은 액체, 콜로이드, 중합체, 거품, 겔, 세밀한 물질, 액정, 베개, 살, 그리고 많은 생물학적 물질을 포함한다. 이러한 물질은 상온 열 에너지와 비교할 수 있는 에너지 눈금에서 지배적인 물리적 행동이 발생한다는 점에서 중요한 공통점을 가지고 있다. 이러한 온도에서 양자 측면은 일반적으로 중요하지 않다. '연성물질의 창시자'로 불린 피에르길 드 제네스(Pierre-Gilles de Gennes)는 단순한 시스템에서 질서현상을 연구하기 위해 개발된 방법이 연성물질에서 발견되는 보다 복잡한 사례, 특히 액체 결정과 폴리머의 행동에 일반화될 수 있다는 사실을 밝혀내 1991년 노벨 물리학상을 받았다.[1][2]

고유물리학

흥미로운 행동은 원자나 분자 성분에서 직접 예측할 수 없거나 예측하기 어려운 방법으로 부드러운 물질에서 발생한다. 연성물질이라고 불리는 물질은 이러한 물질들이 중경의 물리적 구조로 자가 조직되는 경향이 공유되어 있기 때문에 이러한 특성을 나타낸다. 대조적으로, 단단한 응축물리학에서는 분자들이 어떤 중경사 눈금에서도 패턴의 변화가 없는 결정체 격자로 조직되기 때문에 물질의 전반적인 동작을 예측하는 것이 종종 가능하다.

부드러운 물질의 특징 중 하나는 물리적 구조물의 중시경적 척도다. 구조는 미세한 척도(원자와 분자의 배열)보다 훨씬 크지만 물질의 거시적인(전체적인) 척도보다 훨씬 작다. 이러한 중경 구조물의 특성과 상호작용에 의해 소재의 거시적 거동이 결정될 수 있다.[3] 예를 들어 흐르는 액체 안에서 자연적으로 발생하는 난류성 변종은 액체의 전체 양보다 훨씬 작지만 그 개별적인 분자보다 훨씬 더 크며, 이러한 변수의 출현으로 물질의 전반적인 흐름의 거동이 조절된다. 또한 거품을 구성하는 거품은 개별적으로 엄청난 수의 분자로 구성되어 있기 때문에 중경사인데, 그럼에도 거품 자체는 이러한 거품들로 이루어져 있으며, 거품의 전체적인 기계적 경직성은 거품의 결합 상호 작용에서 나타난다.

부드러운 물질의 두 번째 공통점은 열변동의 중요성이다. 연질 물질 구조에서 대표적인 결합 에너지는 열 에너지와 유사한 규모다. 따라서 구조물은 열변동에 의해 지속적으로 영향을 받아 브라운 운동을 거친다.[3]

마지막으로, 연질 물질의 세 번째 특징은 자가 조립이다. 특징적인 복잡한 행동과 계층 구조는 시스템이 평형을 향해 진화함에 따라 자연적으로 발생한다.[3]

연성 소재도 균열 전파 전에 기형이 심하게 변형되기 때문에 골절 시 흥미로운 행동을 나타낸다. 따라서 연성 재료의 파단은 일반 파단 역학 제형과 크게 다르다.

적용들

부드러운 재료는 광범위한 기술 적용에서 중요하다. 그것들은 구조 및 포장 재료, 거품 및 접착제, 세제 및 화장품, 페인트, 식품 첨가제, 윤활제 및 연료 첨가제, 타이어 고무 등으로 나타날 수 있다. 또 여러 가지 생물학적 물질(혈액, 근육, 우유, 요구르트, 젤로)은 부드러운 물질로 분류할 수 있다. 부드러운 물질의 또 다른 범주인 액정은 표시장치(LCD)의 재료로서 그들을 매우 중요하게 만드는 전기장에 반응성을 보인다. 이러한 물질의 다양한 형태에도 불구하고, 많은 성질은 내적 자유도, 구조적 요소들 간의 약한 상호작용, 자유 에너지에 대한 내적 기여와 내적 기여 사이의 미묘한 균형과 같은 공통의 물리화학적 기원을 가지고 있다. 이러한 특성은 큰 열변동, 매우 다양한 형태, 외부 조건에 대한 평형 구조의 민감도, 거시적인 부드러움, 측정 가능한 상태로 이어진다. 활성 액체 결정들은 부드러운 물질의 또 다른 예로서, 액체 결정의 구성 요소들이 스스로 추진될 수 있다. 폴리머나 지질 같은 부드러운 물질은 나노기술에서도 응용이 발견되었다.[4]

리서치

부드러운 물질이 대칭 파괴, 일반화된 탄성, 그리고 많은 변동하는 자유도의 예들을 포함하고 있다는 깨달음은 유체(현재는 비뉴턴적이고 구조화된 미디어로 일반화됨)와 탄성(기억, 필라멘트, 비등방성 네트워크)과 같은 물리학의 고전적 분야를 다시 활성화시켰다.d는 공통적인 측면이 있다).

역사적으로 연질 과학의 초기에 고려된 문제들은 생물 과학에 관련된 문제들이었다. 이와 같이 연성응축물질 연구의 중요한 부분은 세포생물학 분야를 연성물질물리학의 개념으로 축소하는 것이 그 규율의 주요 목표인 생물물리학이다.[3]

관련

참고 항목

참조

  1. ^ Rheology Bulletin 제74권 2005년 7월 2일 페이지 17
  2. ^ "The Nobel Prize in Physics 1991". Retrieved January 27, 2008.
  3. ^ Jump up to: a b c d Jones, R.A.L. (2004). Soft condensed matter (Reprint. ed.). Oxford [u.a.]: Oxford Univ. Pr. pp. 1–2. ISBN 978-0-19-850589-1.
  4. ^ Mashaghi S.; Jadidi T.; Koenderink G.; Mashaghi A. (2013). "Lipid Nanotechnology". Int. J. Mol. Sci. 14 (2): 4242–4282. doi:10.3390/ijms14024242. PMC 3588097. PMID 23429269.
  • I. Hamley, Soft Matter 소개(2판), J. Wiley, Chichester(2000년)
  • R. A. L. 존스, 연성 응축 물질, 옥스포드 대학 출판부, 옥스포드 (2002)
  • T. A. Witten (P. A. Pincus 포함), 구조화된 유체: 폴리머, 콜로이드, 계면활성제, 옥스포드(2004)
  • M. Kleman and O. D. Lavrentovich, Soft Mater Physics: 소개, 스프링거(2003)
  • M. 미토프, 민감한 문제: 포암, 젤, 액정 그리고 기타 기적, 하버드 대학 출판부 (2012)
  • J. N. 이스라엘아흐빌리, 분자간 및 표면 세력, 학술지(2010년)
  • A. V. Zvelindovsky(편집자), 나노구조화 소프트 물질 - 실험, 이론, 시뮬레이션 및 관점, 스프링거/도드레흐트(2007), ISBN 978-1-4020-6329-9.
  • M. Daoud, C.E. Williams (편집자), Soft Matter Physics, Springer Verlag, 베를린 (1999년)
  • Gerald H. Ristow, Granular Materials의 패턴 형성, Springer Tracts in Modern Physics, v. 161. Springer, 베를린(2000년) ISBN 3-540-66701-6.
  • 1991년 12월 9일, 드제네스, 피에르 길레스, 소프트 머티, 노벨 강의
  • S. A. Safran, 표면, 인터페이스 및 막의 통계학적 열역학, Westview Press(2003)
  • R.G. 라슨, "복잡한 액체의 구조와 재론," 옥스퍼드 대학 출판부(1999년)
  • 강, 올레그 "나노스케일의 물질과 생체 물질: 기능성 나노물질에 대한 WSPC 레퍼런스 — Part I (4 Volumes), World Scientific PU블라이셔 (2020

외부 링크

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