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传说中的“布拉格玻璃”相态在现实中被发现
物理学家利用新技术在材料中首次证实布拉格玻璃相态的存在，为探索物质特性开辟新途径。
以前只存在于理论领域的奇特物质相态——布拉格玻璃，终于在一种真实材料中被发现。
布拉格玻璃是一种奇怪的、看似矛盾的原子排列方式，玻璃材料中的原子排列得几乎像完美晶体一样有序。科学家们甚至不确定布拉格玻璃是否真的存在，但它就藏在钯与铽、碲合金(PdxErTe3)层之间。
这项由康奈尔大学物理学家 Krishnanand Mallayya 领导的研究，不仅揭示了材料行为方式，还展示了一套探索异域材料原子结构的强大新技术，研究成果发表在《自然物理学》杂志上。
所谓的相态，指的是原子和分子如何排列的方式。长程有序相态是指晶体固体中的分子按照整齐、几何的三维图案排列。无序相态是指组成原子全部杂乱无章。液体是无序的，一些固体(例如玻璃)也是无序的。
物理学家预测，在这两种排列之间存在着第三种相态，也就是布拉格玻璃。
Mallayya 和他的团队认为，他们可以在含有电荷密度波 (CDW) 的材料中找到它。电荷密度波是一种普遍存在于二维材料中，描述材料电荷密度周期性调制的现象。可以将其想象成电子分布方式的“波”。
对于每个相态，CDW 的表现各不相同。对于长程有序相态，CDW 与材料的结构无限相关。对于无序状态，它会在有限距离内分解。对于布拉格玻璃，相关性会减弱，但比无序状态慢地多，并且会在更长的距离上减弱，只有在无限远处才会消失。
康奈尔大学的物理学家 Eun-Ah Kim 说：“挑战在于从实验数据中检测这些差异，这些数据还反映了现实问题，例如噪声和实验装置的有限分辨率。”
检测该相态需要大量工作。首先是材料；PdxErTe3 几年前被斯兰克国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家仔细研究过，研究人员确定它适合他们的目的。
为了探测材料的结构，研究人员将样本送往阿贡国家实验室。在那里，PdxErTe3 被 X 射线轰击，以测量光线从材料内部衍射的方式。
最后，为了仔细研究和分析大量 X 射线衍射数据，研究人员使用了一种名为 X 射线温度聚类 (X-TEC) 的机器学习数据分析工具。这使他们能够探测数千个 CDW 峰，“这是首次从超过少数几个峰中分析 CDW 涨落，”研究人员指出。
Mallayya 和他的团队通过 CDW 峰的不对称性，声称终于确认了布拉格玻璃相态的存在，实验证实了它在现实世界中的存在。这代表了理解这种难以捉摸的相态的重要进展。
除了确认现有模型之外，他们的技术也应该证明对未来研究有用：X-TEC 工具能够以高精度、高速度从数据中提取特征，这预示着未来将会有许多新的发现。
Kim 说：“使用机器学习工具和数据科学视角，我们可以解决具有挑战性的问题，并通过全面的数据分析追踪细微的特征。”
该团队的研究成果已经发表在《自然物理学》杂志上。
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。