Kolumbijas universitātes zinātnieki Ņujorkā izmantoja ultraspeed kameru, lai fotografētu to, kas tiek saukts par dinamisko haosu – atoma haotisko kustību.
Jau 2023. gadā zinātnieki prezentēja kameru ar noslēguma ātrumu, kas ir tikai viena triljonā sekundes daļa, kas ir 250 miljoni reižu ātrāk nekā tradicionālās digitālās kameras, kas uzlabo fotogrāfijas, atverot slēģi aptuveni tik ilgi, cik aizņem viena četrtūkstošā sekundes daļa. Tas ļauj ultraspeed kamerai uzņemt haotisko atomu kustību materiālā vibrācijas vai temperatūras izmaiņu ietekmē. Zinātnieki vēl nevar pilnībā saprast šīs parādības dabu, taču tā ir svarīga dažādu materiālu īpašību un reakciju noteikšanai. Pētnieki savam izgudrojumam deva nosaukumu – mainīgā slēģa atomu pāru sadalījuma funkcija, vai saīsināti vsPDF.
Tikai ar šo jauno vsPDF instrumentu mēs patiesi varam redzēt šo materiālu pusi. Pateicoties šai tehnikai, mēs varēsim novērot materiālu un redzēt, kuri atomi piedalās šajā haotiskajā kustībā, un kuri paliek malā," skaidro Kolumbijas universitātes materiālzinātnieks Simons Billings.
Lielais slēģa atvēršanas-aizvēršanas ātrums ļauj uzņemt ārkārtīgi skaidrus attēlus, kas ir ļoti efektīvi, fotografējot kustīgus objektus, piemēram, atomus, kas vibrē ļoti ātri. VsPDF izmanto neitronus atomu pozīciju mērīšanai. Neitronu pāreju caur materiālu var izsekot atomu struktūru mērīšanai. Uz enerģijas līmeņu izmaiņām ir ekvivalenti slēģa laika pielāgojumiem.
Ar kameras palīdzību zinātnieki pētīja germānija telurīda īpašības, kas tiek plaši izmantots pārmērīga siltuma pārveidei elektroenerģijā vai elektrības pārveidei dzesēšanā.
Kameras uzņemtie attēli parādīja, ka germānija telurīds galvenokārt saglabā kristālisko struktūru visu temperatūru laikā. Tomēr augstākās temperatūrās šajā materiālā novērojama haotiskāka atomu kustība, un to kustības enerģija pārvēršas siltumā, saskaņā ar gradientu, kas sakrīt ar materiāla spontānās elektriskās polarizācijas virzienu.
Šīs kameras izmantošana palīdzēs zinātniekiem labāk izprast līdzīgu materiālu termoelektriskās īpašības un balstoties uz to izstrādāt ierīces, piemēram, lai nodrošinātu enerģiju ierīcēm, kad nav saules gaismas. Tomēr nepieciešams vēl daudz strādāt, lai vsPDF būtu gatavs plašai izmantošanai kā testēšanas metode.
Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā Nature
Avots: ScienceAlert
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra