晶體中的電流效應：科學家揭開物理學的隱藏連結

大阪大學研究團隊近期發表一項突破性發現，證實晶體材料中原子位錯造成的應變方程式，竟與電磁學中的著名公式具有相同數學結構。這項發現將為凝態物理研究開闢新方向。

物理學的核心目標，就是運用最少的基礎原理來解釋各種自然現象。有趣的是，許多看似毫不相關的問題，往往共享相同的數學架構。例如熱流方程式與粒子擴散模型極為相似，而波動方程式則能同時描述水波運動與聲波傳播。科學家持續尋找這類共通性，因為它們揭示了支配不同系統的物理定律背後深刻的普適性。

發表於《皇家學會開放科學》期刊的研究中，大阪大學團隊意外發現：描述晶格缺陷的方程式，竟與電磁學中的必歐-沙伐定律具有相同形式。具體而言，由嘉當第一結構方程式建模的晶體位錯應變場，其數學表現與描述電流產生磁場的必歐-沙伐定律完全一致。

研究主要作者小林俊輔解釋：「在新興科學領域中，尋找這種普適關係特別有價值。尤其是當控制方程式剛建立，其解的特性仍難以掌握時。」必歐-沙伐定律指出，導線中的電流會產生環繞自身的渦旋狀磁場；同理，晶格中特定原子位錯也會在周圍原子產生應變向量場。

資深作者田留隆道出研究意義：「運用電磁學的必歐-沙伐定律類比，我們將能解析計算位錯效應，取代原本晦澀的嘉當結構方程式。這項發現可望成為描述晶體材料塑性變形的基礎理論，為材料科學開創廣泛應用。」研究團隊更相信，跨領域的連結將持續催生新發現。

這項研究由日本學術振興會與科學技術振興機構共同資助，相關論文已於2025年3月1日發表，DOI編號10.1098/rsos.241568。