Fotoğraf çekmek için, piyasadaki en iyi dijital kameralar deklanşörü saniyenin dört binde biri kadar anı yakalamada kullanılır.
Atomik aktiviteyi yakalamak için çok daha hızlı çalışan bir deklanşöre ihtiyacınız var. Şimdi bilim adamları, saniyenin yalnızca trilyonda biri veya bu dijital kameralardan 250 milyon kat daha hızlı enstantane hızlarına ulaşmanın bir yolunu buldular. Bu, malzeme biliminde çok önemli bir şeyi yakalamasını sağlar: dinamik düzensizlik.
Basitçe söylemek gerekirse, atom kümeleri, örneğin titreşim veya sıcaklıktaki bir değişiklik nedeniyle, belirli bir süre boyunca bir malzemede belirli bir şekilde hareket eder ve dans eder. Bu, henüz tam olarak anlamadığımız bir olgudur, ancak malzemelerin özellikleri ve reaksiyonları için çok önemlidir.
Yeni ultra hızlı deklanşör hızı sistemi, bize dinamik gürültüde neler olduğu hakkında çok daha fazla bilgi veriyor. Araştırmacılar buluşlarını Değişken Kapılı Atom Çifti Dağıtım Fonksiyonu veya kısaca vsPDF olarak adlandırıyorlar. New York’taki Columbia Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Simon Billinge, “Yalnızca bu yeni vsPDF aracıyla malzemelerin bu yönünü gerçekten görebiliriz,” diyor. “Bu tekniği kullanarak, malzemeyi gözlemleyebilir ve hangi atomların dans edip hangilerinin dans etmediğini görebiliriz.”
Daha hızlı deklanşör hızları, daha doğru bir çekim sağlar; bu, hızla sallanan atomlar gibi hızlı hareket eden nesneler için kullanışlıdır. Örneğin, bir spor karşılaşmasının fotoğrafında yavaş bir deklanşör hızı kullanırsanız, çerçevede bulanık oyuncularla karşılaşırsınız. İnanılmaz derecede hızlı görüntüler elde etmek için vsPDF, geleneksel fotoğraf yöntemleri yerine atomların konumlarını ölçmek için nötronları kullanır. Nötronların malzemeye girme ve malzeme içinde hareket etme şekli, perde hızı ayarına karşılık gelen enerji seviyelerindeki değişikliklerle çevredeki atomları ölçmek için izlenebilir.
Bu deklanşör hızı farklılıkları, deklanşör hızının bir saniyesinin trilyonda biri kadar önemlidir: dinamik dağınıklığı, ilgili ancak farklı bir statik dağınıklıktan (materyal olarak işlev görmeyen atomların bulunduğu konumdaki normal arka plan titremesinden) ayırt etmek için çok önemlidir. geliştirmek. Billinge, “Bu bize, karmaşık malzemelerde olup bitenlerin karmaşıklığını, özelliklerini iyileştirebilecek gizli etkileri çözmemiz için yepyeni bir yol sunuyor” diyor.
Bu durumda, araştırmacılar nötron kameralarını, özel özelliklerinden dolayı atık ısıyı elektriğe veya elektriği soğuğa dönüştürmek için yaygın olarak kullanılan germanyum tellürid (GeTe) adlı bir malzemeye doğrulttular.
Oda, GeTe’nin ortalama olarak tüm sıcaklıklarda bir kristal gibi yapılandırılmış kaldığını gösterdi. Bununla birlikte, daha yüksek sıcaklıklarda, malzemenin kendiliğinden elektriksel polarizasyon yönüne karşılık gelen bir gradyanı izleyerek atomların hareketi termal enerjiye dönüştürmesiyle daha dinamik bir düzensizlik sergiledi. Bu fiziksel yapıların daha iyi anlaşılması, termoelektriğin nasıl çalıştığına dair bilgimizi genişletir ve güneş ışığı olmadığında gezinen araçlar gibi daha iyi malzemeler ve cihazlar tasarlamamıza olanak tanır.
Yeni kameradan gözlemlere dayalı modeller, bu malzeme ve süreçlerin bilimsel olarak anlaşılmasını geliştirebilir. Ancak, vsPDF’yi yaygın olarak kullanılan bir test yöntemine hazırlamak için yapılması gereken daha çok iş var. Araştırmacılar yayınlanan makalelerinde, “Burada açıklanan vsPDF yönteminin, enerjik malzemelerdeki yerel ve ortalama yapıları haritalamak için standart bir araç haline gelmesini bekliyoruz.”
Bu yazı Nature Materials adresinden derlenmiştir.