Засорение оказалось неравновесным фазовым переходом

Учёные из Science Tokyo исследовали сверхпроводящие вихри в тонких плёнках из аморфного молибден-германия, чтобы доказать, что засорение — это неравновесный фазовый переход. Результаты опубликованы в Communications Physics.

Засорение наблюдается в самых разных системах: от сыпучих материалов и фильтров до промышленных трубопроводов и биологических транспортных сетей. При этом физические механизмы перехода от непрерывного потока к полному засорению до недавнего времени оставались недостаточно изученными.

Исследователи во главе с Такахиде Минемурой и почётным профессором Сатоси Окумой применили двухэтапный протокол измерений с последовательным приложением тока в совпадающих или противоположных направлениях. Они изучали движение сверхпроводящих вихрей через тонкие плёнки из аморфного молибден-германия (MoGe) под действием постоянного тока. Дефекты материала выступали в роли мест закрепления вихрей — захваченные вихри могли создавать узкие места, препятствуя движению других вихрей.

Учёные отделили засорение от обычного закрепления, отслеживая движение вихрей по зависящему от времени напряжению. В обоих процессах время установления устойчивого потока или полной блокировки резко возрастало по степенному закону при приближении тока к критическому значению. При этом критический ток для засорения совпал с током освобождения вихрей от дефектов материала в пределах погрешности эксперимента.

Полученные данные закладывают основу для понимания засорения в различных системах — от сыпучих материалов до биологических транспортных сетей. По словам Окумы, глубокое понимание перехода от потока к блокировке может помочь разработать более эффективные стратегии прогнозирования и контроля засорения в промышленности, инфраструктуре и биологических системах.

Источник: EurekAlert!