真會玩！科學家把元素周期表做成樂譜后還有新發現

材料科學家通常要依靠眼睛分析數據，但是很快他們也可以用耳朵干這件事了。科學家們將分子的運動設置成音樂，這可以幫助科學家來識別那些不宜察覺的運動模式。這些運動模式可能因為太小或是時間太短而容易被人類的眼睛忽略。

用耳朵就能做科學研究這樣的情景是來自喬治亞理工學院的機械工程師Asegun Henry所希望看到的。他已經申請了國家科學基金來開發一款教育app來為元素周期表的每一個元素標注上一個專屬與它的音樂標簽。這樣我們就不必再僅僅依靠文字或圖片來理解固、液、氣分子間的不同了，耳朵就足夠了。

分子往往因為其特殊的結構而具有特殊的性質，但是這些分子并不處于靜止的狀態；組成分子的原子是在不停振動的。要說明這點最簡單的模型就是將兩個（或三個）圓球用一段柔韌的彈簧連接起來，這樣兩個（或三個）小球可以有多種方式運動。他們可以像鐘擺一樣前后晃動，拉伸，扭轉和搖擺，與此同時這些振動會像波一樣互相作用。

一個分子包含的原子越多那么不同的振動模型間就會有越多的結合可能。“很多物理現象取決于相互作用的能量如何改變關于分子之間的距離。” Asegun Henry談到。因此，不同的元素也將會有特殊的聲學特征。

如開篇所說原子的運動太快我們難以捕捉，Asegun Henry的團隊通過降低原子的振動頻率和運動速度來實現元素聲學特征的捕捉。他們發現，一些元素的聲音聽起來會很尖，而另一些元素的聲音聽起來就會很低，例如碳就不是很高。

你以為到這里就結束了嗎？Too young too simple，歪果仁會玩的程度真的超乎了曉fire的想象。

Asegun Henry的團隊并不滿足于單個元素的聲學研究，他與他的團隊轉而將目光投向了聚合物，眾所周知高分子是由長鏈分子串連起來的，這樣算起來聚合物的振動模式可以多到讓你頭疼。

不難想象，聚合物模型比我們上面介紹的簡單模型要復雜的多，所以很難的數學描述它們的相互作用，因此，科學家必須依靠計算機模擬技術來研究它們的振動。

但是當他們開始模擬的時候，他們發現一些聚合物的表現并不像他們所預期的那樣，只要稍稍修改一下初試參數，系統就會進化到一個程度，但是之后發散到振動的系列圖案時，你會發現這個過程并不是隨機的。模擬聚合物成為熱超導，即能夠輸送任何抵抗的熱量，就像現有類超導材料，導電無阻力(盡管在非常低的溫度)。

其實這樣的現象在50年前費米大神就已經發現這個奇怪的現象，費神稱之為“令人震驚的發現”，這是第一次觀察到在實際的(非理想化的)高分子。

Asegun Henry和他的研究生成功從上千種可以解釋上述現象的模型中確定了三種可能的模型。然而普通的分析技術是無法提取出任何有價值的東西的。直到他們想到用超聲處理法處理數據，他們才了解到發生了什么。他們把涉及映像、音高、音色和振幅的數據轉換成由分子演奏的音樂。

“這項研究將會改變世界，從理論上來說，這項研究一旦落實，你可以從撒哈拉沙漠將一個熱超導管運送到世界各地。

該研究已發表在 Journal of Applied Physics上。

材料牛編輯曉fire編輯。