物理科技生物学-PHYICA

发现物理性质和分形维数之间的普遍关系

纳米技术 2022-09-03 23:58:12

爱媛大学 气泡中的分形体/“分形”一词源于“分数”

很少有人能想象出介于二维(一个平面)和三维(例如一个立方体)图形之间的非整数维分形体

然而,在我们周围有许多分形物体,如云和海岸线,表明分形是自然界中最自然和最基本的存在形式

我们对物理性质和样品尺寸之间的普遍关系的发现表明,尺寸作为一种自然法则也支配着各种物理和机械性质

鸣谢:爱媛大学内藤俊夫 例如,众所周知,纳米颗粒表现出与相同材料的大块样品完全不同的性质

然而没人知道为什么

爱媛大学的研究人员发现了一种控制任何固体样品分形维数的方法,可以对不同维数的样品的各种物理性质进行系统而详细的检查

结果,他们发现了物理性质和分形维数之间的普遍关系

从天体到人体细胞,这个宇宙中的一切都在空间的三个方向上拥有有限的维度;根据欧几里德几何,现实世界中的一切都是三维的

无论纳米尺度的物体有多薄或多小,其尺寸都是不可改变的

因此,人们坚信没有人能改变或控制真实物质的尺寸

然而,通过关注分形维数,可以以一种简单的方式控制维数

研究人员用相同的材料制备了一系列混合粉末样品,但具有不同的分形维数,对应于感兴趣的物质和蜡之间的不同混合比例

利用这些样本,他们详细检查了它们的结构和物理特性

他们还检查了具有不同特性的材料,以确认结果的普遍性

借助基于原始模型和方法的理论计算,他们发现样本分形维数与其物理性质(如导电性和磁性)之间存在普遍关系

这可能是一个新揭示的自然原理,其中物质的维度决定了它所有的物理和机械特性

立体排列的立方体是不同维度的分形体

最大的黄色物体属于2

5维天体,而最小的蓝色天体属于三维天体

分形维数的减少对应于物体中空隙空间的增加

在我们的研究中,空隙被特殊的蜡填充,这对物理性质没有影响

鸣谢:爱媛大学内藤俊夫 蓝色和黄色分形体系列具有彼此略有不同的分形维数

最大的黄色物体属于2

5维天体,而最小的蓝色天体属于三维天体

分形维数的减少对应于物体中空隙空间的增加

在我们的研究中,空隙被特殊的蜡填充,这对物理性质没有影响

鸣谢:爱媛大学内藤俊夫

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